專利名稱：自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海上升壓站的結(jié)構(gòu)及其安裝方法，主要適用于海上風(fēng)力發(fā)電等海洋工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在我國(guó)，海上風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，2007年以后我國(guó)開始逐步發(fā)展海上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)。我國(guó)海上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)尚屬起步階段，目前國(guó)內(nèi)已建的海上風(fēng)電場(chǎng)是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)的電能送至陸地，由陸上升壓站升壓后送入電網(wǎng)。隨著我國(guó)海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，海上風(fēng)電場(chǎng)離岸距離越來(lái)越遠(yuǎn)、風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模越來(lái)越大，傳統(tǒng)的在陸上設(shè)置陸上升壓站的方式因?yàn)榈蛪狠旊娋€損大、電纜的銅材消耗量大、費(fèi)用高而不再合適，為了將海上風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的電能安全可靠地、經(jīng)濟(jì)地送到內(nèi)陸，就必須在海上設(shè)置海上升壓站。海上升壓站就是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)的電能升壓至110kV、220kV或更高，然后通過(guò)高壓海底電纜送至陸地，再經(jīng)高壓架空線送入內(nèi)陸電網(wǎng)。
海上升壓站設(shè)置在海域，無(wú)法像陸上升壓站那樣逐層建設(shè)、逐個(gè)設(shè)備安裝，因此海上升壓站一般需采用大型浮式起重船安裝，海上升壓站在碼頭建造完成后，通過(guò)大型起重船整體起吊裝上駁船，由駁船運(yùn)至安裝現(xiàn)場(chǎng)后，再由大型起重船從駁船上起吊，安裝于基礎(chǔ)上，由于海上升壓站整體結(jié)構(gòu)尺寸大、重量大，需采用2000t級(jí)以上的大型起重船，而國(guó)內(nèi)大型浮式起重船數(shù)量有限、費(fèi)用很高，因此這種安裝方式對(duì)海況適應(yīng)性較差、安裝費(fèi)用高、 風(fēng)險(xiǎn)大。為減少成本，海上升壓站有進(jìn)一步增大容量趨勢(shì)，海上升壓站的總體重量也進(jìn)一步增加，當(dāng)重量達(dá)到一地程度，國(guó)內(nèi)的海上起重機(jī)就不能滿足其吊裝。隨著我國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)的大規(guī)模開展，海上升壓站將大量的建設(shè)，尋求一種安全、高效、費(fèi)用低、對(duì)船機(jī)設(shè)備要求低的安裝方式是非常迫切。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述存在的問(wèn)題提供一種安全高效、費(fèi)用省、對(duì)船機(jī)設(shè)備要求低的自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)及其安裝方法。
本發(fā)明要解決的另一個(gè)問(wèn)題是安裝過(guò)程中無(wú)需使用大型起重船，以減少大型起重船對(duì)海況的高度依賴，解決現(xiàn)有安裝方式中大型起重船無(wú)法在水深較淺的海域進(jìn)行作業(yè)的問(wèn)題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)，包括至少四根豎向且規(guī)則布置的鋼樁、固定安裝于鋼樁上方的導(dǎo)管架，以及安裝于導(dǎo)管架上的升壓站上部設(shè)備組塊，其中鋼樁下端深入海床以下的持力層內(nèi)，其特征在于所述導(dǎo)管架頂端設(shè)有用于將所述上部設(shè)備組塊吊起的吊裝機(jī)構(gòu)；所述上部設(shè)備組塊由分組塊I和分組塊II拼接合圍成環(huán)形，并同軸套設(shè)固定于導(dǎo)管架外圍。
所述分組塊II內(nèi)設(shè)有用于調(diào)節(jié)其高程的調(diào)節(jié)壓水艙。
所述分組塊I和分組塊II之間通過(guò)螺栓或焊接方式連接成整體。
所述上部設(shè)備組塊的下部及四周防水密閉，四周設(shè)有防水窗，并在頂端均勻布置一組吊裝用吊耳。
所述上部設(shè)備組塊內(nèi)布置有電氣、消防救生和暖通設(shè)備。
所述吊裝機(jī)構(gòu)為布置于導(dǎo)管架主立柱及立柱間橫梁上的一組卷?yè)P(yáng)機(jī)或牽引機(jī)系統(tǒng)。
海上升壓站結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于步驟如下a、在陸地上完成分組塊I、分組塊II和導(dǎo)管架的加工和設(shè)備安裝調(diào)試，然后利用駁船或拖船將導(dǎo)管架運(yùn)至預(yù)定位置，沉放導(dǎo)管架；b、利用駁船或拖船將鋼樁運(yùn)至導(dǎo)管架處，采用打樁船將鋼樁沿導(dǎo)管架的樁套管打入海床內(nèi)，并利用灌漿或焊接將鋼樁與導(dǎo)管架的樁套管連為一體；C、利用拖船將分組塊I和分組塊II拖運(yùn)至導(dǎo)管架處，使分組塊I鉗設(shè)于導(dǎo)管架外圍， 并臨時(shí)固定；d、將分組塊II牽引至分組塊I對(duì)應(yīng)的開口處，并通過(guò)螺栓或焊接方式將兩者連接成環(huán)形整體式上部設(shè)備組塊，并套設(shè)于導(dǎo)管架外圍；e、撤去分組塊I與導(dǎo)管架間的臨時(shí)固定，并利用吊裝機(jī)構(gòu)將上部設(shè)備組塊整體吊至設(shè)定位置，并通過(guò)螺栓或焊接方式安裝于導(dǎo)管架上。
所述步驟d中，當(dāng)分組塊I和分組塊II存在高度差時(shí)，調(diào)整分組塊II內(nèi)部調(diào)節(jié)壓水艙的蓄水量，使分組塊I和分組塊II位于同一高度，然后進(jìn)行兩者的連接。
本發(fā)明的有益效果是I、導(dǎo)管架頂端設(shè)有吊裝機(jī)構(gòu)，可以將海上升壓站上部設(shè)備組塊吊起，較之現(xiàn)有技術(shù)省去了大型海吊及相關(guān)輔助船只，一方面降低了對(duì)船機(jī)設(shè)備的要求和吊裝成本，另一方面也降低了現(xiàn)有技術(shù)中因海上作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)而出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的幾率。2、由于安裝過(guò)程中不需要采用大型起重船，避免了大型起重船對(duì)海況的高度依賴，從而解決了水深較淺海域升壓站安裝不便的難題。3、采用海上平臺(tái)常用的導(dǎo)管架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式，相對(duì)浮托法安裝的導(dǎo)管基礎(chǔ)剛度較大，無(wú)需對(duì)導(dǎo)管架兩側(cè)進(jìn)行處理，從而減少了工程量，降低了導(dǎo)管架基礎(chǔ)的造價(jià)。4、導(dǎo)管架、分組塊在陸地上加工和設(shè)備安裝調(diào)試后，利用自身產(chǎn)生的浮力，由拖船拖運(yùn)至預(yù)定的位置進(jìn)行安裝即可，較之現(xiàn)有技術(shù)省去了大型船只的使用，降低了運(yùn)輸成本。5、運(yùn)行結(jié)束后，可自主拆除，通過(guò)拖船運(yùn)走，以便循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。


圖I是本發(fā)明的立體圖。
圖2是本發(fā)明中分組塊I的立體圖。
圖3是本發(fā)明中分組塊II的立體圖。
圖4是本發(fā)明導(dǎo)管架安裝完成后的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明分組塊I鉗設(shè)于導(dǎo)管架外圍的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5連接分組塊II后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)施例包括四根(數(shù)量根據(jù)受力情況確定)規(guī)則布置的鋼樁4、固定安裝于鋼樁4上方的導(dǎo)管架8，以及安裝于導(dǎo)管架8上的升壓站上部設(shè)備組塊。其中四根鋼樁4均豎直(或小幅度傾斜)布置，其下端深入海床以下的持力層內(nèi)，并且各鋼樁4在水平面上的投影為正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。所述導(dǎo)管架8底端通過(guò)樁套管3與鋼樁4固定連接，頂端設(shè)有吊裝機(jī)構(gòu)2，用于將升壓站上部設(shè)備組塊吊起至設(shè)定位置，然后將其安裝于導(dǎo)管架8 上(本例在導(dǎo)管架上部預(yù)留卡扣以便連接上部設(shè)備組塊)。所述升壓站上部設(shè)備組塊內(nèi)布置有電氣、消防救生和暖通設(shè)備等，并且該上部設(shè)備組塊下部以及四周防水密閉，以保證拖運(yùn)過(guò)程中不會(huì)有海水進(jìn)入上部設(shè)備組塊內(nèi)，四周設(shè)有防水窗9，頂端均勻布置一組吊裝用吊耳 10 ;所述上部設(shè)備組塊由分組塊I 5和分組塊II 6拼接合圍成環(huán)形，并同軸套設(shè)固定于導(dǎo)管架8外圍。
如圖2所示，本例所述分組塊I 5整體基本呈“U”型，且其開口的尺寸略大于導(dǎo)管架8的尺寸；如圖3所示，所述分組塊II 6為與分組塊I 5開口相匹配的長(zhǎng)方體形，并且在其內(nèi)部設(shè)有用于調(diào)節(jié)其高程的調(diào)節(jié)壓水艙；所述分組塊I 5和分組塊II 6上均設(shè)有組裝導(dǎo)向連接卡扣，并通過(guò)螺栓或焊接方式連接形成整體式方環(huán)形上部設(shè)備組塊，兩者合圍成的正方體型缺口尺寸略大于導(dǎo)管架8的尺寸。
所述吊裝機(jī)構(gòu)為布置于導(dǎo)管架8主立柱及立柱間橫梁上的一組卷?yè)P(yáng)機(jī)或牽引機(jī)系統(tǒng)，其數(shù)量由受力情況確定。
本實(shí)施例的具體安裝步驟如下a、在陸地上完成分組塊I5、分組塊II 6和導(dǎo)管架8的加工和設(shè)備安裝調(diào)試，然后在海上利用駁船或拖船將導(dǎo)管架8運(yùn)至預(yù)定位置，沉放導(dǎo)管架8 ；b、利用駁船或拖船將鋼樁4運(yùn)至導(dǎo)管架8處，采用打樁船將鋼樁4沿導(dǎo)管架8的樁套管3打入海床內(nèi)，并利用灌漿或焊接將鋼樁4與導(dǎo)管架8的樁套管3連為一體，具體如圖4 所示。
C、利用拖船將分組塊I 5和分組塊II 6拖運(yùn)至導(dǎo)管架8處，按設(shè)計(jì)要求卡位，使分組塊I 5鉗設(shè)于導(dǎo)管架8外圍，如圖5所示，然后利用導(dǎo)管架8上的吊裝機(jī)構(gòu)和分組塊I 5 上的吊耳10，將分組塊I 5臨時(shí)固定于導(dǎo)管架8上。
d、利用分組塊I 5上的牽引設(shè)備及吊裝機(jī)構(gòu)將分組塊II 6牽引至分組塊I 5的開口處，利用兩分組塊上的卡扣導(dǎo)向臨時(shí)連接，然后通過(guò)螺栓或焊接方式將兩者連接成環(huán)形整體式上部設(shè)備組塊；此時(shí)上部設(shè)備組塊在浮力作用下漂浮于水面上，同時(shí)套在導(dǎo)管架8 外圍，如圖6所示。安裝時(shí)，若分組塊I 5和分組塊II 6存在高度差，調(diào)整分組塊II 6內(nèi)部調(diào)節(jié)壓水艙的蓄水量，使分組塊I 5和分組塊II 6位于同一高度，然后再按前述步驟進(jìn)行兩者的連接，以保證兩者連接的精度。
e、撤去分組塊I 5與導(dǎo)管架8間的臨時(shí)固定，并利用吊裝機(jī)構(gòu)2將上部設(shè)備組塊整體吊至設(shè)定位置，并通過(guò)螺栓或焊接方式安裝于導(dǎo)管架8上，即可完成本例自主安裝式海上升壓站的安裝，如圖I所示。
權(quán)利要求
1.一種自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)，包括至少四根豎向且規(guī)則布置的鋼樁(4)、固定安裝于鋼樁(4)上方的導(dǎo)管架(8)，以及安裝于導(dǎo)管架(8)上的升壓站上部設(shè)備組塊，其中鋼樁(4)下端深入海床以下的持力層內(nèi)，其特征在于所述導(dǎo)管架(8)頂端設(shè)有用于將所述上部設(shè)備組塊吊起的吊裝機(jī)構(gòu)(2);所述上部設(shè)備組塊由分組塊I (5)和分組塊II (6)拼接合圍成環(huán)形，并同軸套設(shè)固定于導(dǎo)管架(8)外圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述分組塊II(6) 內(nèi)設(shè)有用于調(diào)節(jié)其高程的調(diào)節(jié)壓水艙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述分組塊 I (5)和分組塊II (6)之間通過(guò)螺栓或焊接方式連接成整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上部設(shè)備組塊的下部及四周防水密閉，四周設(shè)有防水窗(9)，并在頂端均勻布置一組吊裝用吊耳 (10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上部設(shè)備組塊內(nèi)布置有電氣、消防救生和暖通設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)，其特征在于所述吊裝機(jī)構(gòu)為布置于導(dǎo)管架(8)主立柱及立柱間橫梁上的一組卷?yè)P(yáng)機(jī)或牽引機(jī)系 >統(tǒng)。
7.—種如權(quán)利要求I所述海上升壓站結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于步驟如下a、在陸地上完成分組塊I(5)、分組塊II (6)和導(dǎo)管架(8)的加工和設(shè)備安裝調(diào)試，然后利用駁船或拖船將導(dǎo)管架(8)運(yùn)至預(yù)定位置，沉放導(dǎo)管架(8)；b、利用駁船或拖船將鋼樁(4)運(yùn)至導(dǎo)管架(8)處，采用打樁船將鋼樁(4)沿導(dǎo)管架(8) 的樁套管(3 )打入海床內(nèi)，并利用灌漿或焊接將鋼樁(4)與導(dǎo)管架(8 )的樁套管(3 )連為一體；C、利用拖船將分組塊I (5)和分組塊II (6)拖運(yùn)至導(dǎo)管架(8)處，使分組塊I (5)鉗設(shè)于導(dǎo)管架(8)外圍，并臨時(shí)固定；d、將分組塊II(6)牽引至分組塊I (5)對(duì)應(yīng)的開口處，并通過(guò)螺栓或焊接方式將兩者連接成環(huán)形整體式上部設(shè)備組塊，并套設(shè)于導(dǎo)管架(8)外圍；e、撤去分組塊I(5)與導(dǎo)管架(8)間的臨時(shí)固定，并利用吊裝機(jī)構(gòu)(2)將上部設(shè)備組塊整體吊至設(shè)定位置，并通過(guò)螺栓或焊接方式安裝于導(dǎo)管架(8)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海上升壓站結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于所述步驟d中，當(dāng)分組塊I (5)和分組塊II (6)存在高度差時(shí)，調(diào)整分組塊II (6)內(nèi)部調(diào)節(jié)壓水艙的蓄水量， 使分組塊I (5)和分組塊II (6)位于同一高度，然后進(jìn)行兩者的連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是提供一種安全高效、費(fèi)用省、對(duì)船機(jī)設(shè)備要求低的自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是自主安裝式海上升壓站結(jié)構(gòu)，包括至少四根豎向且規(guī)則布置的鋼樁、固定安裝于鋼樁上方的導(dǎo)管架，以及安裝于導(dǎo)管架上的升壓站上部設(shè)備組塊，其中鋼樁下端深入海床以下的持力層內(nèi)，其特征在于所述導(dǎo)管架頂端設(shè)有用于將所述上部設(shè)備組塊吊起的吊裝機(jī)構(gòu)；所述上部設(shè)備組塊由分組塊Ⅰ和分組塊Ⅱ拼接合圍成環(huán)形，并同軸套設(shè)固定于導(dǎo)管架外圍。本發(fā)明適用于海上風(fēng)力發(fā)電等海洋工程領(lǐng)域。
文檔編號(hào)E02B17/00GK102936888SQ20121044632
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者賈獻(xiàn)林, 俞華鋒, 孫杏建, 黃春林, 柳麗香, 馮衛(wèi)江, 袁建平 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院