超大型自航自升式海上风电安装船关键设计与建造技术-东南大学
自升式海上风机安装平台桩腿升降系统设计
自升式海上风机安装平台桩腿升降系统设计作者：唐蔚平裘继承薛雷刚来源：《广东造船》2014年第05期摘要：本文主要介绍自升式平台桩腿升降系统形式，分析海上风机安装平台的特点，优先选择和设计一种适用风电安装平台使用的升降系统。
关键词：海上风机安装；自升式；升降系统中图分类号：TK89 文献标识码：A1 前言海上风电在上世纪90年代初率先从欧洲起步，我国的海上风电发展则相对较晚，直到2007年，我国海上风电示范项目才建成发电，随后发展速度也十分缓慢。
但随着海上风电上网电价的明确，特别是国家能源局最新规划的出台：到2020年，海上风电装机容量将达到 30 MW。
海上风电工程将迎来新的发展机遇，开展关键技术研究和开发显得非常必要和迫切。
2 自升式平台桩腿升降系统形式自升式平台桩腿升降系统，用于桩腿插入海底并支撑起平台离开海平面一定高度，进行各种作业。
其主要形式有液压顶升式和齿轮齿条式。
2.1 液压顶升式液压顶升式桩腿升降装置，由液压驱动系统提供动力，确保桩腿能够克服泥土、砂石等带来的阻力和升降平台自身的重力，将桩腿插入（拔离）海床以及升降整个平台。
平台桩腿在工作过程中需运行平稳，无卡死现象；插桩（拔桩）过程中，液压执行机构需满足一定节距的行程要求；系统设计为自锁式桩腿液压升降系统，在各种工作及非工作状态下，系统可实现自锁；通过操作计算机或中央控制台，完成平台的升降作业。
2.2 齿轮齿条式齿轮齿条式桩腿升降装置，由动力驱动系统、动力传递系统（主要包括齿轮齿条及相应的减速机构）和平台升降控制系统三大部分组成。
该系统是在平台适当位置的桩腿上设置一定数量的齿条，并对应在每根齿条上安装几个小齿轮，齿条及其对应的小齿轮数量根据所要求的举升能力和平台总体要求加以确定。
动力通过桩边马达驱动齿轮减速箱，然后传递给与齿条啮合的小齿轮，从而带动平台的升降。
齿轮齿条式升降系统的最大优点是具有升降速度快、操作简单和易对井位。
3 国外自升式平台桩腿升降系统简介3.1 英国“Resolution”安装船由英国五月花能源公司设计、我国山海关造船厂承建的“果敢”号安装船，是第一艘专为海上风电场基础施工及风力发电机安装而建造的海洋工程船。
自升式海上风电安装平台管路设计
第4期机电技术77自升式海上风电安装平台管路设计林其瀚(厦门船舶重工股份有限公司，福建厦门361026)摘要:近些年，海上风力发电发展迅速，对风电安装平台的需求越来越大、要求也越来越高;管路作为平台的一个重 要组成部分,其设计的优劣，在一定程度上影响着平台性能的好坏。
文中通过分析厦门船舶重工股份有限公司承造的自 升式海上风电安装平台管路设计，总结其设计特点和注意事项,为同类型平台管路设计提供参考。
关键词：自升式;海上风电安装平台;管路设计中图分类号:U664.84文献标识码:A文章编号:1672-4801(2018)04-077-04D01:10.19508/ki.l672-4801.2018.04.024风能是一种可再生的清洁能源，取之不尽、用 之不竭;风力发电是备受推崇的绿色能源技术。
近些年，海上风力发电发展迅速，对风电安装平台 的需求越来越大、要求也越来越高;管路作为平台 的一个重要组成部分，其设计的优劣，在一定程度 上影响着平台性能的好坏。
厦门船舶重工股份有 限公司（以下简称:公司）近年承造的某自升式海 上风电安装平台是福建省船舶企业首次设计和建 造的风电安装平台，是一种新型的海工特种船舶 产品，属于第三代自航式平台，专门为海上风电安 装而设计;与传统的安装船相比，此平台可以自行 装备海洋风力发电设备，减少对本地港口的依赖, 适用性强。
本文通过分析此平台管路设计，总结 其设计特点和注意事项，为同类型平台管路设计 提齡考。
1平台概况本平台设计满足CCS《海上风机安装平台指 南(2012)》、《海上移动平台人级规范》及《海上移 动式钻井平台构造和设备规则2009》等规范和规 则及其修改通告要求。
本平台为四桩腿自升式风电安装平台，流线 型船艉，艉部设两道呆木，艏艉部各设有2套全回 转推进装置，具有DP-1的动力定位能力，设备及 系统按自航船的要求设计配备，满足安装平台风 场内移位和就位的需要。
海上风电升压站平台安装方法及技术研究
海上风电升压站平台安装方法及技术研究摘要：随着我国海上风电项目在近海浅水区域和潮间地区的大规模开发，近海区域可开发利用的风电资源逐渐减少，海上风电必将向深远海发展。
在海南、广东、福建、浙江及山东等附近海域离岸10海里外水深可达20～60m［1］，重力式、大直径单桩及高桩承台基础等在基础重量、施工成本及施工难度等方面均不适用大容量风电机组安装，而强度高、重量轻、受海流作用变形小的导管架基础是海上风电、海上石油开发以及海上其他资源开发领域应用最为成熟的结构方式，在未来的深远海海洋资源开发中必将发挥重要的作用。
因此，本文以福建海域某海上风电项目为例，对导管架在深远海域海上风电项目的施工方式进行研究。
关键词：海上风电；升压站平台；电力设备安装引言对于整个海上风电场的建设而言，风电机组基础建设无疑是最为关键的部分，其建设好坏关系着整座风电场的运营。
但由于我国海上风电建设尚处于起步阶段，风电机组基础的施工技术相对薄弱，并且在当前“抢装潮”的大背景下，风电机组基础的施工资源将非常紧张，因此，设计合理的施工设备配备方案变得尤为重要。
本文以广东省某海上风电场项目为例，对风电机组基础的施工设备配备方案进行了相关设计与研究。
1海上风电升压站平台布置形式我国东部海域风能资源丰富，在浅海地区建立风力发电厂，是充分利用自然清洁能源的重要体现形式。
海上风电充分利用了海洋风能作为动力能源，将风能转换为电能，并通过海缆将电能输送到陆地电网中，最终并入电网运行。
海上风电升压站平台是将风电机组发出的电能通过集电线路进行汇集、升压，并将电能输送到陆地电网的模块装置，它既是海上风电场的控制中心，又是海上风电场的应急避难场所。
目前升压站平台多采用钢结构形式布置，平台通过4根导管架固定到桩基上，利用海上工作平台的建造经验，将电力设备分层布置在平台上部。
平台在布置方式上除了需考虑设备运行需求外，还要兼顾安全性和应急疏散能力，普遍采用4层甲板、3层布置的方式，采用无人值守的运检方式，因此不用考虑布置运检人员的长期生活设施。
海上风电场升压站关键技术研究
海上风电场升压站关键技术研究摘要：海上风电场升压站是海上风电场电能汇集和外输的能源枢纽。
文中拟对装机容量为400MW的海上风电场升压站的选型、主接线、平面布置等关键技术进行初步研究，进一步了解海上升压站电气设计的主要内容，为海上升压站的设计提供理论基础。
关键词：海上风电场，升压站，主接线0 引言中国是能源大国，更是用电量大国。
到2025年，亚洲用电量将占全球的一半，中国用电量将占全球的三分之一。
在双碳政策的鼓励和引导下，大力发展可再生能源成为当前降低碳排放的重要举措。
利用海上风能这一可再生能源进行发电，没有废水、废气的排放，也没有燃料的消耗，既能促进当地的经济发展，也不会破坏原有的生态环境和人居环境，是解决能源紧缺的最佳选择之一。
世界能源署预测，2040年，可再生能源将占全球电力的2/3，其中风电、光伏占40%，到2050年，风电年新增装机规模将达130GW左右。
而我国拥有渤海、黄海、东海、南海四大领海，海上风能资源丰富，占我国风能资源的75%左右。
随着风力发展技术的逐步成熟，海上风力发电成为新能源发电的重要组成部分。
1 海上风电场升压站概述海上升压站是海上风电场电能汇集和外输的能源枢纽。
因其所处为海上环境，电气设备需要具有防盐雾、防湿热、防生物霉菌等“三防”要求，有些地方还有抗强台风和狂浪的要求，以及防高紫外线辐射的问题。
且海上升压站远离大陆，其运行维护较为困难，需采用远程监控、设备状态监测和无人值守的运行方式。
2 海上风电场升压站发展现状经过国内近几年的行业发展和技术储备，海上升压站技术日渐成熟，已掌握了海上升压站的设计、建造、安装技术，一座座海上升压站在中国沿海海域建设完成，为海上风电的发展作出了贡献。
截止2022年上半年，全球海上风电装机总容量为54.9GW，其中中国装机容量占比45%（24.9GW）。
2022年上半年全球风电装机容量增长6.8GW，其中主要增量来自于中国。
2022年上半年，全球新投产的海上风电场共33座，其中中国25座。
《船海工程》2020年总目次
栏目及篇目•船舶工程•《船海工程》2020年总目次作者期数页码旋臂水池试验数值仿真影响因素分析冯康佳，胡芳琳，刘乐11散货船弹性舱口角隅设计顾俊,傅建鹏，何建军，郑凯奇15面向船舶检验的无人机关键技术解决方案蔡玉良，向林浩，何洪磊,赖际舟，吕品，石昌俊，蔡小飞110多功能水体环境监测水面无人艇的设计杨阳，耿巍麟，李天博，陈超，陶武梁115牛庄灯船数字复原关键技术窦晓亮，张思航119大型高冰级破冰LNG船结构设计潘果，司昭，王小宁122沉船扳正封尾力计算吴建成127两种横向加速度计算方法对集装箱系固的影响黎峰，顾峰，刘向冬,李邦华130深海载人平台框架式稳定翼/舵结构设计杜一凡，俞白兮，赵青，郝恒136某内河船型线变化对阻力和自航性能的影响分析曹洪建140基于细菌觅食算法的船舶舵减横摇PID控制器设计李晨，陈永冰,李文魁，周岗145标准船模的CFD多维度仿真与拖曳水池试验对比张立，杨信林,周传明，陈建挺，陈伟民148多工况应力约束下多用途船货舱结构优化苏绍娟，张祥，王天霖，赵勇152超深水钻井船月池角隅区域疲劳强度及载荷敏感性分析王斯虎，薛鸿祥,唐文勇156 VLGC舱段结构强度有限元分析方法邱吉廷，李文华,郑文青16某耙吸挖泥船上层建筑整体振动分析陶尼斯，李成君,孙雪荣167某邮轮设计中电梯井结构的强度计算分析钟守道，吴熙，费钟成，张少雄31 22000TEU集装箱船电力系统谐波抑制方案周祎隆，傅晓红，夏骏35某汽车运输船货舱风道通风数值模拟及优化设计李邦华，张展飞，赵耀中，许浩310基于滑移网格方法的水陆两栖飞机单船身耐波性数值模拟李新颖，吴彬，蒋荣314科考船空调通风系统设计特点分析周启学，张伟，毛奇志,任晋宇319 32000m3LEG船压缩机室振动计算与控制谢继光，陶晖，洪伟324船底砰击直接计算方法及其软件实现胡欣，胡江，胡丰梁329深海采矿船船体结构三维宜接设计分析陶尼斯，张勇，郭兴乾，杨亚男，李成君334 2万箱集装箱船舱口盖精度控制技术方案设计与实施郝传宏340平地造船滑移接驳下水技术李春辰344 400000DWT智能矿砂船冗余导航系统设计方案陈立，朱兵348船型小样本结合近似模型的阻力性能优化黄国富，张乔宇353 IACS UR A2和OCIMF MEG4对系泊配置要求的对比分析黄昊，刘鹏，王静炜359螺旋桨负荷轻重的逆向修正计算与实践谭国辉364全冷藏集装箱船结构设计要点顾斌斌，仲琦，孙慧莉369大型船坞龙门吊建造技术要点李冬明，沈旭东373基于CATIA V6的厕装自制件BOM自动生成二次开发技术周桐,徐思豪，程哲，杨中源377水陆两栖飞机船体线型优化设计与试验验证郑小龙，唐彬彬，王明振，蒋荣382长江船舶污染能耗水平评价体系构建李博文，邓健，王丽铮，沈慧387舰载方舱侧壁结构设计赵超，曾文源，王平，范啸平528船模阻力CFD结果的不确定度分析张立,周传明，陈伟民，陈建挺533大型集装箱船环段起浮稳性分析王璐毗，柳卫东，朱岚劫，董泽祥537超大型集装箱船绑扎桥结构轻量化设计张鼎，孔小兵，刘奕谦，陈忱，汤宵扬541船舶能效数据的处理与分析王楠，周旭，何金伟，周兰喜，莫中华,徐文宇545网络计划在邮轮薄板流水线管控中的应用朱妥庆，余逸，王炬成549炸药背基对爆炸冲击载荷的影响分析刘聪，张世联554断级与无断级滑行艇阻力性能的数值预报吴本坤，秦江涛，贺伟558船体形状因子的数值分析艾子涛，徐方磊，周广利563某型科考船人员撤离仿真试验窦晓亮，刘英良568锚唇强度分析倪伟平，翟帅帅572基于均匀正交萤火虫算法的采矿船主尺度优化卓宏明，陈倩清576客船低位照明与相关安全标志设计徐蓉,周建桦581推拉式真空集便器在船舶上的应用严巾堪，赵斌，李鹏，吕鹤婷,刘新宇586飞行甲板防滑涂料性能鉴定指标分析杨哲589•轮机工程•高速船螺旋桨油压安装规范公式合理性分析.....基于三通道2D-CNN的逆变器功率管开路故障诊断方法••…计入轴线偏斜的船舶可倾瓦推力轴承润滑性能分析大型柴油发电机组专用吊具设计...............木质渔船机舱水位监控系统设计................基于有限元法的长醍轴安装方法仿真分析..............................谭祖胜，吴放明172商蕾,武美君，高海波,林治国，何业兰，陈亚杰178 .................高景，赵丙乾，欧阳武183 ....................潘熙希，朱奎，刘骅187 ........................卢运娇，罗思思190 .................胡继敏，周建辉，孙锋194舰用膜式气囊隔振器刚度特性计算方法成玉强，帅长庚198n地震载荷下应急发电机组柴油机主轴承运动副间隙及载荷分析王奎，吴朝晖1103某船主机机外滑油系统串油清洗工艺设计陆洋，酉小广，左红稳，肖海瑞1107船舶机舱协作式模拟训练评估方法龚恒宇，曹辉1111半潜式起重拆解平台快速排载系统的建模仿真高海波，唐翊铭，张胜飞，林治国，武美君392轴承振动信号自适应诊断建模方法穆丽蓉，胡磊397岸电对接靠港船舶无缝供电控制方法的改进宋艳琼，陈灵超，高海波，肖乐明3101柴电混合动力船舶能量分配优化方法庞水，林叶锦，张均东，任东平，刘国强3106船舶监控系统运行数据抽取与分析方案设计胡琦，朱国情，陈于涛3112基于支持向量机的船舶感应电机轴承故障在线诊断方法薛征宇，郑新潮，邱翔，邱赤东51采用转轮除湿的船用空调新风预处理方案朱世奇，陈武，杨玉洁，郑超瑜56油船货油加热蒸汽供给阀的液动控制设计林华建，陈庆鹏，郑超瑜，俞文胜510操舵仪性能评比中舵阻力能耗评价指标设计张智颖，刘勇，陈永冰,李文魁514隔膜增压装置冷却系统强化换热模拟实验杨兴林，周颖臻，陈波519船舶发动机排气污染物满足不同标准的差异分析贾建雄，张世恒，王忠俊523•海洋工程•实时预测FPSO与穿梭油船位置的方法朱进全1115基于GNSS和静力水准的海洋石油平台沉降监测方法熊春宝，韩龙，陈雯，叶作安1120大直径多筒型基础的运动特性分析刘宪庆，赵明阶，乐丛欢,孙涛1124半潜浮式风机基础设计方法任重进，马东，王力群,胡海娟1130坐底式深水网箱振动实测信号分析处理方法宋嘎，王娜娜3117快速压排载系统空压机组的节能控制策略改造姚汝林，尹石军，林召凯，高海波，张胜飞，唐翊铭3121新型漂浮式垂直轴风力发电机平台的动态响应分析……张立军，于洪栋,缪俊杰，朱怀宝,顾嘉伟，李想3125海生物对导管架平台环境载荷的影响分析喻之凯，陆月3132深海采矿水下中继站结构强度分析和校核曹阳，杜新光，宋环峰，林强，杨禧3136海上测风塔结构冰振响应分析赵业彬，孙星宇，张大勇，操太春，王刚，褚洪民3140深水导管架平台隔水导管导向孔布置分析焦金刚，吴怡，刘书杰593深海原油外输CTV技术在巴西项目的应用王志翔，倪学莉，李波，肖越598半潜平台立柱与甲板包连接结构设计王永刚，王金峰，周庆，王醍5102深水立式清管球发射和接收装置的研制与应用石磊，苏锋，张飞，陈卓，孙雪梅5107 FPSO船体进坞精准落墩工艺石亮5111 50年与100年一遇极端环境荷载对渤海导管架平台结构设计的影响分析李翔云，肖辉，程霖，薄昭，郝铭5116内转塔式单点系泊系统调整链测量切割技术李龙祥，李刚，冯丽梅5119•港航技术•乘员折返行为对船舶疏散效率影响的计算分析房斯明，刘正江，王新建,周翔宇5122一种船舶组合导航系统混合误差模型及应用庞玺斌，梁成程，张闯5127•2019年国际溢油应急研讨会论文专辑•基于模糊Bow-tie模型的深水钻井平台井喷溢油风险评价刘保占，靳卫卫，安伟，赵建平21我国船舶溢油鉴别机构能力构建尹晓楠，秦志江，赵如箱，张海江，陈媛媛,赵建平26基于支持向量机的油滴识别及粒径分布特征提取算法曹金凤，郭继鸿，李建伟，苏天贽210无线大功率海上溢油跟踪浮标监测技术改进崔迪，赵平215水下油气泄漏声学探测实验李建伟，安伟，宋莎莎，靳卫卫，张庆范218沉底油的高频声探测方法与水池模拟试验杜伟东，吴明星，徐超，李建伟，温国义221海上溢油污染治理中的生物修复技术应用刘铭辉，李苏航，刘涛，卢文玉225基于GIS的事故海域救援风险的空间分析刘志晨，李颖，于文博,赵术林228 IM0与美国的溢油环境损害评估比较王志霞，李涛，李鲁宁233颗粒物作用下海洋溢油沉降过程的影响因素于跃,李闻欣，齐志鑫，熊德琪236极化SAR溢油检测特征宋莎莎，安伟，李建伟，刘保占，靳卫卫，张庆范241海上沉潜油围油栏的设计赵建平，安伟，张底范，靳卫卫，刘保占245基于多源遥感影像的海上溢油监测处理系统陈彤彤，许凤至,李建伟249基于超像素的海面油膜分割应用靳卫卫，刘保占，赵建平，栗宝鹃，于新生,邱照宇252基于GIS的遥感溢油监测系统设计李圳波，史永存，孙芳芳,靳卫卫255海上油田溢油污染风险要素及污染防治措施曲良260海面溢油自动监测中的油膜与类油膜特征分析舒迟，宋莎莎264基于江段划分的内河区域性溢油风险评估方法田荣洁，程金香,徐洪磊，毛宁268保留时间锁定技术在溢油鉴定中的实验张海江，赵如箱，刘保占272风化过程对溢油回收效率的影响张庆范，安伟，赵建平，刘保占，李清平，何利民275空天协同的海上溢油监测案例分析朱春阳，万剑华，刘善伟，蒋莉，陈艳拢280基于模糊综合评价法评估海底管道溢油污染风险尹维翰，屈植，李耀如，刘莹颖，温婷婷284基于GIS的船舶溢油避险系统设计于文博，李颖，刘志晨,赵术林289福州市船舶污染物接收转运及处置设施运行管理模式设计陈阜294大型LNG运输船无损探伤方法及点位选择孙冰，韩宇，唐亮298海水消散剂在FPSO海水系统的应用唐亮，孙冰2102IV小型LNG运输船改装加注功能的设计要点分析梁斌，郑坤，周毅2 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VR技术在舰船训练中的运用前景林文友，武红梅,厉行军6130VI。
219467632_海上风机单桩基础沉桩施工作业要点概述
海上风机单桩基础沉桩施工作业要点概述①樊长辉(上海能源科技发展有限公司,上海 201100)摘要 海上风机单桩基础沉桩作业需要多种船舶机械设备与工装吊梁索具等,只有选择符合要求的船机设备与工机具,才可保证施工目标的顺利完成㊂为了遴选符合的船机设备及工机具,对比国内外单桩施工的不同,以某项目单桩沉桩为背景,具体分析主浮吊船的选择考虑要点与液压桩锤的可打性;并通过对稳桩平台的校核分析及单桩沉桩其他施工作业要点的说明,给出了国内海上风机单桩沉桩施工船机设备及工机具选择的考虑要点,及相关校核分析方法㊂本文可为海上风电场单桩基础沉桩施工船机选择㊁稳桩平台设计校核㊁施工组织及方案编制提供参考㊂关键词 海上风电;单桩沉桩施工;稳桩平台中图分类号:U 671.99 文献标志码:A 文章编号:20957297(2023)000107d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.01A B r i e f S u m m a r y o f K e y Po i n t s f o r T h e I n s t a l l a t i o n o f O f f s h o r e W i n d T u r b i n e M o n o pi l e F o u n d a t i o n F A N C h a n gh u i (S h a n g h a i E n e r g y T e c h n o l o g y D e v e l o p m e n t C o .,L t d .,S h a n gh a i 201100,C h i n a )A b s t r a c t T h e i n s t a l l a t i o n o f o f f s h o r e w i n d t u r b i n e m o n o p i l e f o u n d a t i o n r e q u i r e s a v a r i e t y o f s h i p m a c h i n e r y a n d l i f t i n g e q u i p m e n t ,e t c .I f t h e s u i t a b e s e l e c t i o n o f t h o s e a b o v e m a t t e r s c o u l d m a k e t h e c o m pl e t i o n o f t h e c o n s t r u c t i o n o b j e c t i v e s b e a c h i e v e d .I n o r d e r t o s e l e c t s u i t a b l e s h i p m a c h i n e r y l i f t i n g e q u i p m e n t ,u s i n g p r o j e c t a s e x a m pl e t h e c o m p a r e b e t w e e n d o m e s t i c a n d f o r e i g n m o n o p i l e i n s t a l l a t i o n ,t h e s e l e c t i o n c o n s i d e r a t i o n o f t h e m a i n f l o a t i n g c r a n e s h i p a n d t h e d r i v a b i l i t y o f t h e h y d r a u l i c h a m m e r a r e s p e c i f i c a l l y a n a l y z e d t h r o u g h t h e v e r i f i c a t i o n a n a l ys i s o f t h e m o n o p i l e s t a b i l i z i n g p l a t f o r m a n d t h e d e s c r i pt i o n o f o t h e r a d d i t i o n a l i n s t a l l a t i o n p o i n t s ,w h i c h s h o w s t h a t t h e m a i n c o n s i d e r a t i o n s f o r t h e s e l e c t i o n o f m a r i n e m a c h i n e r y a n d l i f t i n g e q u i p m e n t f o r o f f s h o r e w i n d t u r b i n e m o n o pi l e i n s t a l l a t i o n i n C h i n a a n d t h e v e r i f i c a t i o n a n a l ys i s m e t h o d s a r e u s e f u l .T h e s e c a n p r o v i d e s e r v e a s f o r t h e s e l e c t i o n o f m a r i n e f l o a t i n g m a c h i n e f o r m o n o p i l e i n s t a l l a t i o n ,f o r t h e d e s i g n a n d v e r i f i c a t i o n o f m o n o p i l e s t a b i l i z i n g pl a t f o r m ,a n d f o r t h e p r e p a r a t i o n o f c o n s t r u c t i o n o r ga n i z a t i o n a n d s c h e m e .K e y wo r d s o f f s h o r e w i n d p o w e r ;m o n o p i l e f o u n d a t i o n i n s t a l l a t i o n ;t h e m o n o p i l e s t a b i l i z i n g p l a t f o r m 0 引 言海上风机基础是固定承载海上风机㊁塔筒及安装过渡段与附属件的重要结构物㊂现阶段,海上风机基础结构类型主要有重力式基础㊁负压筒基础㊁三脚架基础㊁桩承台基础㊁单桩基础㊁导管架基础㊁漂浮式基础等[1~3]㊂风机基础结构制作及施工费用在整个海上风电场总投资中所占比例较大[4~7],有必要根据海上风场的情况谨慎选择风机基础类型㊂综合目前国内外海上风电场选址来看,在以上多种风机基础类型中,单桩基础结构简单,制造及施工方便,经济性好,在海上①作者简介:樊长辉(1987 ),男,工程师,工程硕士学位㊂2018年毕业于华中科技大学船舶与海洋工程专业,现从事船机运营及安全管理工作㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023㊃2 ㊃海洋工程装备与技术第10卷风电场中得以较为广泛应用㊂因此,很有必要就海上风机单桩基础沉桩作业施工要点进行分析研究㊂国外(西欧)海上风电开发建设较早,技术较为成熟,平均度电成本日益降低,已进入平价时代[8]㊂2020年,国家发展改革委颁布‘关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见“㊂国内海上风电于2022出现抢装潮 ㊂中央财财政补贴取消后,新建海上风电工程将逐步进入平价上网时代㊂随着海上风电平价时代的到来,国内海上风电产业应从各方面节省成本㊂对单桩基础沉桩作业进行分析,探究其中关键要点,有助于相关产业的可持续发展㊂1 单桩沉桩施工国内外模式对比1.1 单桩基础形式欧洲的海上风电场风机单桩基础普遍设计有过渡段,而国内的单桩基础为取消过渡段的设计;与国内单桩沉桩施工控制相比,欧洲的单桩基础沉桩安装时对于桩身垂直度的精度要求相对较低㊂1.2 施工船机设备欧洲的风电施工船舶比较先进,相关施工设备自动化程度高,如D E M E 的风电安装船I n n o v a t i o n 号及O r i o n 号,仅靠单船即可实现单桩运输㊁沉桩施工等一系列的工作㊂其风电施工船舶利用D P 系统定位,船上设置有液压抱桩器,根据施工需要可从船舷或船艉完成伸缩,见图1㊂国内船舶施工目前多以抛锚定位,也有通过D P 定位的㊂用稳桩平台进行沉桩位置确定及桩身倾斜调整,或少见以改装成载有稳桩平台的船舶(如驳船 博强58 )进行单桩定位㊂沉桩组织又需多施工船只的配合,对船舶间的配合及工序衔接提出了较高的要求㊂一般组织施工流程:浮吊船在海上风场的安装机位点附近待命,单桩运输船从制造厂载运单桩基础至海上风电场机位点附近,锚泊定位;稳桩平台安装定位后,浮吊船对单桩吊装施工㊂图1 单桩沉桩中的欧洲风电安装船O r i o n 号及I n n o v a t i o n 号F i g .1 E u r o p e a n w i n d p o w e r m o n o p i l e i n s t a l l a t i o n s h i ps O r i o n a n d I n n o v a t i o n 2 单桩沉桩作业国内施工组织形式2.1 运输方式把单桩从单桩基础制造厂运输至海上风电场机位点附近,运输方式有:①运输船装运单桩,可根据实际情况选择单船单根或者单船双根装运㊂考虑运输的经济性,一般为单船双根装运㊂②漂浮式运输,受制约因素较多,较少采用㊂2.2 沉桩方式2.2.1 单船翻桩沉桩通过浮吊船主副钩配合,完成单桩基础翻身㊁竖立,送单桩进稳桩平台㊂归纳为两种形式:①浮吊主钩通过吊索具挂单桩桩顶吊耳,副钩通过吊索及溜尾钳进行溜尾㊂②主钩与溜尾钳间通过特殊卸扣连接,利用运输船甲板及泥底支反力,完成单桩抬吊离船㊁翻桩及立桩,参见图2㊂第2期樊长辉:海上风机单桩基础沉桩施工作业要点概述㊃3㊃图2蓝疆号浮吊进行单桩翻桩作业及其施工工艺示意F i g.2S c h e m a t i c a n d c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o n o f f s h o r e m o n o p i l e i n s t a l l a t i o n u s i n g t h e L a n j i a n g v e s s e l2.2.2双船抬吊翻桩沉桩主施工船起吊单桩桩顶吊耳,辅施工船负责溜尾㊂2艘浮吊起重船相互配合,进行单桩基础的抬吊翻桩沉桩的施工作业㊂其具体施工参阅图3㊂图3双船抬吊翻桩沉桩作业F i g.3L i f t i n g a n d o v e r t u r n i n g m o n o p i l e i n s t a l l a t i o np r o c e s s b y t w o f l o a t i n g-c r a n e v e s s e l.3单桩施工分析说明目前,国内单桩施工方式多种多样㊂施工要点分析选择以 双船抬吊翻桩沉桩 方式进行,其他单桩施工要点分析类似;具体施工背景选择国家电投揭阳神泉400MW海上风电场项目,海上风电场相关基本参数及沉桩施工要求如下:①水深为33~39m,风场中心离岸约26k m㊂②单桩底部直径为8.4~9.1m,桩顶直径为7m,桩长96~118m,壁厚70~96m m,重1400~1830t㊂③施工后单桩基础桩顶高程为20m㊂④单桩沉桩施工精度要求:绝对位置允许偏差在500m m以内;高程允许偏差在50m m以内;单桩桩身轴线垂直度不大于0.3%,施工时通常采用对桩顶水平度控制㊂4单桩沉桩施工要点分析4.1沉桩施工船舶根据单桩基础的参数㊁海域水深㊁单桩自沉入泥深度等,进行船舶的初步框选㊂应保证船舶吊机的起重能力完全覆盖单桩重量㊁吊索具重量及一定的安全裕度;保证浮吊吊高满足单桩基础翻桩沉桩施工要求㊂再由船舶工期㊁经济性,最后校核船舶的符合性,主要校核船舶适应海域状况及吊高吊重等[9~11],最后敲定施工船舶㊂如在单桩沉桩方式上,选择双船抬吊翻桩沉桩模式施工,应考虑足够吊重安全裕度(动载荷及不平衡载荷的影响)4.1.1吊重分析为方便处理,简化:取本风场内最大单桩重量t m a x作为分析对象,所用吊索具重t1,考虑动载荷系数a1及不均衡载荷系数a2,应确保T(ȡt m a x t1a1a2)㊃4 ㊃海洋工程装备与技术第10卷小于浮吊最大吊重㊂根据其吊重曲线得出吊幅满足现场船舶的锚泊等施工组织,保证浮吊能完成单桩竖立及吊运单桩进稳桩平台㊂4.1.2 吊高分析简化处理为:风场内最长单桩h m a x ,风场最小水深d ,单桩最小自沉入泥深度为d 1,吊索具及液压锤高h (如沉桩使用送桩器,则h 含送桩器的高度),应使得H (ȡh +h m a x -d 1-d )小于浮吊最大吊高,且吊幅满足现场船舶的锚泊等施工组织要求㊂沉桩作业浮吊吊高分析参见图4㊂4.2 液压打桩锤单桩基础沉桩应进行可打性分析[12]㊂从风场地质勘探报告,计算分析得到桩基土壤持力层;再根据桩长,由海利公式得出液压桩锤打桩能力,从而算出液压桩锤最小锤击能量值;再进行液压桩锤的初步选型㊂选锤后应进行 持续性锤击单桩 及 间断性锤击单桩 的桩锤可打性分析,校验其可打性,见图5㊂图4 浮吊船单桩沉桩吊高分析F i g .4 A n a l y s i s o f m o n o p i l e i n s t a l l a t i o n o n l i f t i n gh e i g h t o f f l o a t i n g-c r a n e v e s s el 图5 典型机位持续性锤击单桩工况下的可打性分析结果F i g .5 A n a l y s i s r e s u l t s o f t h e d r i v i n g a b i l i t y u n d e r t h e c o n d i t i o n o f c o n t i n u o u s h a m m e n i n g o f m o n o p i l e a t a t y p i c a l po s i t i o n R u =W h e f S +C /2+11+p /W(海利公式)4.3 稳桩平台双船配合完成单桩翻身竖立,辅浮吊把溜尾钳拆除;主浮吊船把竖立的单桩吊运至稳桩平台的抱桩器内,完成单桩直立状态调整及自沉㊂稳桩平台与浮吊的定位系统配合,保证了单桩基础沉桩定位的准确度㊂该平台根据海上风场地质㊁海况㊁单桩直径及液压桩锤沉桩参数等设计制作,稳桩平台的基本参数见表1㊂表1 稳桩平台的主要参数T a b .1 M a i n p a r a m e t e r s o f t h e s t a b l e p i l e pl a t f o r m 稳桩平台长宽高59.75m m ˑ20m mˑ20m 稳桩平台重量1020t4个辅助桩外径与长度ϕ2.4mˑ80m 4个辅助桩总重437t 主结构材质与许用应力Q 355B ,320M P a平台总重(含辅助桩㊁索具等)按1500t 计两层抱桩器平台高差10m油缸千斤顶额定载荷200t 稳桩平台有4根辅助小定位桩的多层桁架定位第2期樊长辉:海上风机单桩基础沉桩施工作业要点概述㊃5 ㊃结构,下端设置有防沉板,稳桩平台含2层相同的抱桩器,每一抱桩器平台上有4个相同的液压油缸,参见图6㊂稳桩平台主要结构使用Q 355B 钢材,根据美国船级社A B S ‘关于移动式海上钻井平台的规范“第3部分第2章第1节,按W S D 法取许用应力系数为1.11,则许用应力[σ]=355/1.11=320(M P a)㊂又依据‘海上移动平台入级规范“2016第3篇第2章第5节,对平台主体与辅助桩设置边界条件,令辅助桩下端距离防沉板以下3m 处为设置的铰接点㊂根据风场地质㊁海况㊁单桩直径及液压桩锤沉桩参数等,进行稳桩平台的设计及校验㊂图6 稳桩平台与其抱桩器F i g .6 S t a b l e m o n o p i l e P l a t f o r m a n d t h e H o l d i n g De v i c e 4.3.1 单桩翻桩竖立后入抱桩器时稳桩平台整体强度校核取如下3种典型工况进行强度分析:①工况1为正面加载,在每层抱桩平台上,均沿着2个千斤顶轴向施加200t 的力;②工况2为斜向45ʎ加载,在每层抱桩平台上,仅沿着1个千斤顶轴向施加200t 的力;③工况3为横向90ʎ加载,在每层抱桩平台侧边,沿2个千斤顶轴向施加200t 的力㊂分析可简化为:上下层抱桩器4个千斤顶同时工作,每层2个千斤顶,轴向200t 力,合力为283t (=2002),可得最大应力为287M P a <320M P a,稳桩平台整体强度满足要求,有限元分析A N S Y S 计算参考下图7㊂图7 横向90ʎ加载平台整体受力计算F i g.7 C a l c u l a t i o n o f o v e r a l l f o r c e o n a 90ʎl a t e r a l l o a d i n g pl a t f o r m 4.3.2 锤击沉桩时桩身极限倾斜稳桩平台整体强度校核工况4:桩锤锤击沉桩,桩身极限倾斜,单桩倾㊃6㊃海洋工程装备与技术第10卷斜0.3%,有横向力产生㊂根据液压锤的锤击能量,最大锤击力取20000t,有最大横向力为20000ˑ3ɢ=60(t),取μ=0.15,单桩与千斤顶间摩擦力为(200+60)ˑ0.15=39(t)㊂参考4.3.1分析,工况3横向90ʎ加载是平台结构最大受力状态,将本工况力与工况3叠加,可计算出此时最大应力为314M P a<320M P a,平台结构强度满足要求㊂以上4种工况分析结果,可参见表2㊂表2稳桩平台整体结构强度校核表T a b.2S t a b i l i s e d P i l e P l a t f o r m O v e r a l l S t r u c t u r a lS t r e n g t h C h e c k l i s t工况主结钩应力/M P a辅助桩应力/M P a变形/m m许用应力/M P a工况1:正面加载198********工况2:倾斜45ʎ加载175********工况3:横向90ʎ加载28794163320工况4:桩身极限倾斜3141051853204.3.3稳桩平台结构稳性校核分析在上述工况4桩身极限倾斜时,稳桩平台整体产生最大扭矩;平台为长杆件结构物,平台主桁架斜撑受力大,应对其屈曲分析㊂提取斜撑轴向力,计算可得最大应力为192M P a㊂参考中国船级社C C S‘船舶与海上设施起重设备规范“附表各受压构件的临界应力对斜撑的稳性校核(取Q355钢管截面罗伯逊常数α=5.5),有临界压应力值为321M P a> 192M P a,即有稳桩平台结构不会出现失稳㊂4.3.4抱桩器结构强度校核抱桩臂是抱桩器平台结构较弱处,应对其进行结构强度校核㊂每层抱桩平台均布4个200t额定载荷的千斤顶㊂桩身倾斜超过允许范围,千斤顶即开启工作将桩身扶正,抱桩臂受千斤顶反作用力200t;桩锤锤击沉桩,桩身倾斜0.3%时,与前述工况4类似,产生最大横向力为60t㊂取如下3种典型工况进行抱桩器平台结构强度分析:①工况Ⅰ为2个抱桩臂受力,分析简化为:抱桩臂除受千斤顶反作用力外,还有横向力分力,则其受力为243t(=200+60c o s45ʎ),单桩与千斤顶间摩擦力为36.45t(=243ˑ0.15)㊂②工况Ⅱ为单个抱桩臂受力,分析简化为:抱桩臂受力260t(=200+60),单桩与千斤顶间摩擦力39t(=260ˑ0.15)㊂③工况Ⅲ为抱桩器平台内侧受力㊁内侧2个千斤顶工作㊂利用有限元分析a n s y s计算,可有抱桩器平台受力计算,具体参考下图8㊂图8横向90ʎ加载平台整体受力计算F i g.8C a l c u l a t i o n o f O v e r a l l F o r c e o n a90ʎT r a n s v e r s e L o a d i n g P l a t f o r m以上3种工况分析结果,可参见表3,抱桩器结构强度满足使用要求㊂表3抱桩器强度校核表T a b.3S t r e n g t h C h e c k l i s t f o r P i l e H o l d e r s工况主结构应力/M P a主结构许用应力/M P a转动销应力/M P a转动销屈服应力/M P a连接销应力/M P a连接销屈服应力/M P a 工况119032022893063355工况2203320<227930113355工况365.8320不受力930不受力355 4.3.5稳桩平台安装与移除时的强度校核首次安装时,从船舶甲板吊装,稳桩平台重量按1020t计;移除时考虑4根辅助桩及吊索具等,稳桩平台按总重1500t计㊂两种工况下均应考虑动载荷系数及不均衡载荷系数㊂依据N o b l e D e n t o n 浮吊吊装指导规范进行吊点选取与计算载荷系数选取,可分析得最大应力为平台吊耳处,且小于许用应力320M P a㊂还应对风暴自存工况下稳桩平台的强度进行校核㊂稳桩平台在极端台风下的自存工况,参考海上风电场内水文气象,进行风浪流载荷的加载㊂风载荷依据施工场区气象条件,按14级风考虑,最大风速为45m/s㊂波浪载荷取场区重现期2年的最大波高H m a x=9.72m,根据‘海上移动平台入级规第2期樊长辉:海上风机单桩基础沉桩施工作业要点概述㊃7㊃范“可知在最大波高9.72m时,波浪周期在7~11s 间㊂海浪载荷按场内海域各层最大流速统计,取重现期为5年一遇的流速,按水深39m,平台入泥2m 计算,根据‘海上移动平台入级规范“第2篇第2章第4节对平台水下部分构件的海流载荷进行计算㊂通过对风浪流载荷的加载及计算,可得到稳桩平台满足风暴自存㊂具体计算不多叙述㊂综上,经过以上分析,稳桩平台满足要求㊂稳桩平台4根辅助桩的插拔一般使用振动锤施工㊂振动锤应考虑临界振幅㊁辅助桩动侧阻力及动端阻力㊁桩土作用消耗功率及拔桩力等参数来选型㊂4.4主要工装索具双船配合完成单桩翻身沉桩,所需工机具及工装吊梁索具较多,较典型的还有溜尾钳㊁工装吊梁㊁钢丝绳㊁卸扣㊁送桩器㊁替打法兰等㊂均应对其进行相关强度校核分析,以确保功能满足使用要求㊂4.5沉桩施工应考虑其他方面单桩基础沉桩施工,还应完成如下工作:①利用星站差分定位技术,在施工前完成施工测量控制网的引测;②在海上风场附近就近选取合适的避风锚地;③配合施工时应注意附近的锚缆,并充分考虑风浪流的作用;④整个施工过程,均应保证测量定位的精确度,确保单桩沉桩满足要求;⑤有沉桩的防溜桩措施及其他施工安全保证措施㊂4.6具体沉桩施工控制主浮吊船在具体单桩沉桩机位点副机海域就位,起吊安装稳桩平台主体结构,吊运辅助桩;振动锤进行辅助桩沉桩定位,使得稳桩平台固定㊂主辅浮吊船配合完成单桩翻身竖立,主浮吊船吊运单桩进稳桩平台抱桩器内,上下层抱桩器通过油缸千斤顶作用于单桩上,调节单桩垂直度;主浮吊船起吊送桩器及液压锤㊁压桩并锤击单桩至标高㊂振动锤锤击辅助桩使其与海底泥土分离,辅助桩通过固定插销及钢丝绳与稳桩平台主体形成一整体;主浮吊船吊运稳桩平台整体至下一个单桩机位点固定就位㊂重复以上工序,直至完成整个海上风电场内的单桩基础沉桩施工工作㊂为保证单桩沉桩的精度满足要求,需要注意:①具体单桩基础机位点与稳桩平台抱桩器位置应匹配;②吊装单桩至抱桩器内以后,应保证桩身垂直度,通过上下两层抱桩器8个千斤顶的作用调整桩身垂直度;③液压锤锤击沉桩时,务必做到低频次小幅度锤击;④整个沉桩过程均应确保桩身垂直,测量人员定时至稳桩平台上检测桩体垂直度,出现偏差时及时调整;⑤单桩沉桩过程中,应通过稳桩平台抱桩器纠偏装置㊁中控室监控及现场实测三项联动,做到监控调整㊁有效控制每根桩的垂直精度㊂5结论现阶段,单桩是海上风电场风机基础的主流结构形式,国内风场海上施工需要多船只及设备的配合㊂通过对单桩施工要点分析,得出了船机设备选择考虑点及稳桩平台的设计校核分析,给出了在其施工时应考虑的其他要求㊂与欧洲相比,海上风电相关企业在施工建设时 各显神通 ,国内海上风电建设并没有因国补结束而进入平价时代;认为建造性能优异的施工船机与组织施工流程的标准化都将会减少海上风电建设的成本㊂参考文献[1]黄维平,刘建军,赵战华.海上风电基础结构研究现状及发展趋势[J].海洋工程,2009,27(2):5.[2]段郧峰,冉红玉,李凤丽.海上风电场风机基础的选型设计[J].水利与建筑工程学报,2010,8(1):12931.[3]D N V-O S-J101,D e s i g n o f O f f s h o r e W i n d T u r b i n e S t r u c t u r e s[S].2004.[4]陈达.海上风电机组基础结构[M].北京:中国水利水电出版社,2014.[5]郭玉樹,亚克慕斯㊃马丁,阿布达雷赫曼㊃哈里.用循环三轴试验分析海上风力发电机单桩基础侧向位移[J].岩土工程学报, 2009,31(11):172934.[6]梅毕祥,杨敏.海上风机单桩基础设计要点及有限元分析实例[J].海洋技术学报,2014,(1):6.[7]崔永忠,苏荣,刘东华等.海上风电大直径单桩自沉深度分析[J].南方能源建设,2020,7(1):7.[8]王皓芸,赵志珍,秦绪龙.欧洲典型国家海上风电平价上网的经验与启示[Z].h t t p s://w w w.n d r c.g o v.c n/w s d w h f z/20206., 2022.[9]S Y6279㊃2016大型设备吊装安全规程[S].2016.[10]风力发电机组吊装安全技术规程[S].2019.[11]N o b l e D e n t o n.G u i d e l i n e s f o r L i f t i n g O p e r a t i o n s b y F l o a t i n gC r a n e V e s s e l s[S].2018.[12]海上风电场工程风电机组基础设计规范[S].2018.。
模拟搭载技术在自航自升式风车安装船的运用
模拟搭载技术在自航自升式风车安装船的运用作者：环磊来源：《中国科技博览》2019年第12期[摘要]船舶建造精度管理包括尺寸公差与余量加放、补偿量加放、全过程精度控制、全站仪测量等，目前海洋工程船建造正运用成熟的船舶建造管理经验快速发展。
众所周知，海洋工程船精度要求更高。
从加工到船台合拢每个阶段不可避免的产生误差，而误差累积到搭载阶段往往变成较大偏差。
模拟搭载就是预先熟悉所需搭载的总段精度偏差值及船坞（船台）内基准分段的精度偏差值，运用软件进行模拟分析制定有效的修正方案，在平台上进行修割，实现分段快速吊装、一次定位。
[关键词]模拟搭载技术；自航自升式；风车安装船；精度管理中图分类号：TP947 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0279-011自航自升式风车安装船简介风能作为一种可再生能源目前在全球范围内已经被广泛应用，而相比于陆地风能，海洋风能又有着非常多的优势。
随着风机的不断大型化以及离岸化，起重能力和起重高度的限制以及海况的复杂化使得传统的起重安装船舶无法满足需求。
在这种情况下，诞生了兼具自升式平台和浮式船舶的优点，专门为风机安装而设计与建造的自航自升式安装船。
与其它的安装船相比，自航自升式风车安装船具备了一定的航速和操纵性，可以一次性运载更多的风机，减少了对本地港口的依赖。
其配备专门用于风机安装的大型吊车和打桩设备，具有可以提供稳定工作平台的自升装置，可以在相对恶劣的天气海况下工作，且安装速度较快。
因此受到船东青睐，发展前景良好。
启东中远海运海工已成功建成世界第一代系列风车安装船“决心号”和第三代系列风车安装船“东安吉号”，该系列风车安装船采用自主创新设计，交付后已经成为欧洲海上风车场项目的主力安装和维护装备。
目前为中铁建港航局建造的1300T自升自航式风车安装船正如火如荼的进行中。
2模拟搭载总体流程模拟搭载的总体流程如下图所示：（1）数据测量采集。
使用全站仪进行基准分段测量和搭载分段测量。
自升式风车安装船站立状态总体强度分析
自升式风车安装船站立状态总体强度分析刘仁昌;赵志坚;王永刚;李连亮;黄金林【摘要】该文阐述了自升式结构物在站立状态时船体结构总体强度分析的基本理论和方法,对自升式风车安装船在站立状态下的船体结构总体强度进行了评估.基于风浪流环境条件和插深的设计依据,确定了自存、作业和预压载三种设计工况下需开展的计算工况.在船体结构总体强度分析中考虑了动态放大载荷的影响和非线性放大以及P-delta效应的影响,并对船体梁的中垂变形量进行了分析.结果表明,船体结构在站立状态下的总体强度和刚度满足了DNV规范要求.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2015(030)004【总页数】8页(P93-100)【关键词】总体强度;自升式风车安装船;动态放大;非线性放大;刚度【作者】刘仁昌;赵志坚;王永刚;李连亮;黄金林【作者单位】中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600【正文语种】中文【中图分类】U69随着海上风电应用技术的不断发展和成熟，海上风电清洁能源在近几年得到了大力的推广和应用。
海上风场的建设和维护需要通过风车安装船来完成，风车安装船也成为近几年全球海工发展的重要方向之一。
该文研究的风车安装船采用自升式船形结构物设计，包括4条圆筒形桩腿和液压顶升系统、起重能力为900 t的主吊，主吊以环绕桩腿的方式布置在左舷尾部桩腿位置。
风车安装船的设计工况包括自航工况、从漂浮状态到站立状态的安装工况、风车安装作业工况、自存工况以及从站立状态回到漂浮状态的回复工况等[1]。
对于自升式结构物，需要同时对船体漂浮状态和站立状态进行整体强度评估。
该文针对站立状态(包括自存、作业和预压载三种工况)下船体结构的总体强度进行分析和校核，并对船体梁的中垂变形进行评估[2]。
自升式平台船极限承载力计算及穿刺分析
TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年4月上 131自升式平台船极限承载力计算及穿刺分析王小军中国铁建港航局集团有限公司新能源分公司 广东 珠海 519000摘 要 本文结合“振江号”自升式平台船在大唐南澳勒门海上风电场施工为实例，通过对自升式平台驻位插桩前对持力土层的最大承载力进行分析，得出施工过程中出现的平台穿刺风险，保证自升式平台上人员及设备的安全。
此方法经大唐南澳勒门海上风电项目的实践，结果表明，该工艺方式有可靠的安全性，为自升式平台上的人员及设备变相地增加了安全保障措施，降低了自升式平台船的施工成本。
关键词 自升式平台；极限承载力；穿刺Ultimate Bearing Capacity Calculation and Puncture Analysis of Jack-Up Platform Ship Wang Xiao-junNew Energy Branch of CRCC Harbour and Channel Engineering Bureau Group Co., Ltd., Zhuhai 519000, Guangdong Province, ChinaAbstract Combined with the construction of the “Zhenjiang” jack-up platform ship in the Datang Nan’ao Lemen of fshore wind farm as an example, this paper analyzes the maximum bearing capacity of the holding soil layer before the jack-up platform is stationed and socketed, and obtains the platform puncture risk occurs during the construction process to ensure the safety of personnel and equipment on the jack-up platform. This method has been practiced by Datang Nan’ao Lemen offshore wind power project, and the results show that the process method has reliable safety, which indirectly increases the safety supporting measures for the personnel and equipment on the jack-up platform, and reduces the construction cost of the jack-up platform ship.Key words jack-up platform; ultimate bearing capacity; puncture引言海上自升式平台作为风机安装的主要设备，船体通过升降系统将桩腿伸入海底，同时将船身升离水面一定距离，为风机安装作业提供一个平稳的工作平台。
适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器
适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器潘俊良;王明渝
【期刊名称】《电工技术学报》
【年(卷),期】2024(39)12
【摘要】随着海上风电发电容量的增大与离岸距离的增加,全直流型海上风电系统的优势越发明显。
高压DC-DC变换器是该系统的核心部件,承担直流升压与输电的关键功能。
对此,该文提出一种适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器,不受大功率中频高压变压器制造工艺的限制,无变压器结构使其能工作在更高频率,减少内部无源器件,实现轻量化。
在高升压比应用场景中,变换器内部大部分功率器件为二极管,可节省控制单元,并降低成本。
与电流连续模式相比,当内部二极管半桥工作在电流断续模式时,该变换器能在仅增加少量通态损耗的前提下实现内部功率器件的软开关。
此外,该变换器采用准方波调制时,电流断续模式能避免内部串联二极管承受高dv/dt。
最后,通过样机实验验证了该变换器拓扑的可行性与参数设计方法的正确性。
【总页数】15页(P3746-3760)
【作者】潘俊良;王明渝
【作者单位】重庆大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.一种适用于新能源并网的谐振升压变换器
2.谐振式模块化高增益升压型直流变换器
3.应用于海上风电的高拓展性升压变换器
4.适用于海上风电分频输电的模块化多电平矩阵变换器故障穿越控制策略
5.带有LC串联谐振功率自均衡单元的模块化光伏直流升压变换器
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海洋风车安装船
【记录标识号】：001420100A05650032ຫໍສະໝຸດ 【展品名称】：海洋风车安装船
【学科类别】：工程技术 【年代表示方式】：公元纪年 【地域】：中国 【馆藏状态】：在库 【完残程度】：完 【年代】：2002年2月-2003年12月
【入藏日期】：2010-05-06
【出处（来源）】：山海关船厂
【设计者（设计单位）】：KNUD E.HANSEN A/S 【制造者（建造单位）】：山海关船厂 【航速】：10.5Kn
海洋风车安装船
【简介】：海洋风车安装船"TIV-1"是中国船舶重工集团公司山海关船厂为英国"五月花能源有 限公司"建造的自升式起重船舶的首制船，该船主尺度为：总长：130m,型宽：38m,型深：8m; 4台电力Z型推进器， 3台艏部侧推， 2台重型克令吊组（起重能力为300T和50T）。该船两舷 共布置6根桩腿，为电力液压升降系统。 中央集控6条桩腿，即可联动又可单动，通过该系统 可使船舶在工作海域由漂浮状态转换到提升出水面的工作平台状态，作业完工后，再将平台 降至水中完成从平台状态到漂浮状态的转换。此液压系统中压力达300Kg／cm2 。船舶总吨 位14000总吨。
【载重量/载客量 /载箱量】：10000吨
【尺寸（总长）】：130.5米 【用途】：海洋风力发电设备安装及维修 【特点】：将一般船舶的运输、自航功能与海洋平台的自升功能，起重船的起重功能融为一 体，再加上动力定位和控制系统，使其更适应海洋工程的发展。 【获奖情况/评价】：此船自动化程度很高，处于世界先进水平。"TIV-1"因集多功能为一体， 因此在建造过程中要同时满足一般航行船舶，海洋平台、起重作业船的建造规范，同时还要 满足美国焊接协会、挪威DNV标准等。建造精度要求按IACS标准执行。它的成功建造为国内 乃至国际船舶领域填补了一项空白。 【是否开创我国第一】：是 【是否出口国外】：是 【计量类型】 排水量 排水量 排水量 【计量单位】 米 米 吨 【计量大小】 38米 8米 7000吨
海上风电风机安装技术及装备浅析
海上风电风机安装技术及装备浅析摘要：本文从海上风电风机安装技术及装备发展现状入手，同时分析了海上风电风机安装过程中的质量控制要点，并进一步对海上风电风机安装技术及装备的发展趋势进行了探讨。
关键词：海上风电；安装技术；装备发展；现状现如今，海上风电风机单机容量也由起步阶段的2MW发展到现在的10MW、11MW，机型越来越大，对风机安装的要求也越来越高。
为适应海上风电的蓬勃发展，海上风电机组安装技术及施工装备的选择和优化现已成为海上风电建设企业研究的重点，同时，风机安装过程中的质量控制也显得尤为重要。
1海上风电安装技术及装备发展现状海上风电风机安装分为海上整体安装和海上分体安装两种方式。
海上整体安装是指在海上将陆上基地拼接好的风机整机直接在海上安装，海上分体安装是指在海上将风机各部件进行拼装，不同的安装方式对海上风电施工装备的要求各不相同。
1.1整体安装技术风机整体安装技术先后在上海东海大桥海上风电示范项目、国电普陀、珠海桂山、国华东台、华能山东半岛等9座风场应用,适用基础形式涵盖了高桩承台、导管架和单桩基础。
整体安装采用“后场基地整机拼装、专用船舶运输、整体风机吊装、软着陆定位安装”的技术路线,重点需要1套完整的缓冲着陆定位安装系统来控制风机的下降速度和安装精度。
该系统由平衡梁及索具系统、上部吊架系统、缓冲系统、下部就位系统以及中央控制系统组成。
其中,平衡梁及索具系统用于完成风机的后场基地组拼、海上运输及吊装；上部吊架系统、缓冲系统和下部就位系统共同作用,完成塔筒对接的导向、缓冲、同步升降以及精准定位自动对中,使风机顺利安装在单桩基础上；中央控制系统则通过监测和控制来实现风机整体安装的自动化。
1.2分体安装技术分体安装技术指的是将风电机组中的分部构件（塔筒、轮毂、主机、叶片）通过运输船运送至风机机位,由安装船进行拼接安装。
此技术是现阶段风电机组安装中最为常见的一种安装技术。
根据安装船特点,具体可分为以下4种类型。
海上风电安装船技术
Germanischer Lloyd -Noble DentonOffshore Wind Turbine Installation Vessel 德国劳氏-海上风电安装船技术2010年CWEE 上海研讨会赵航宇德劳中国大区海洋工程业务主管经理2010-04-27Contents内容1.Germanischer Lloyd group –An Overview 德国劳氏集团2.Wind Energy, Offshore wind energy风电，海上风电3.Offshore Wind Farm Installation Vessels海上风电安装船技术2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 214.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 3GL Group: Worldwide service on site德劳:覆盖全球的技术服务Mexico CityShanghaiHamburgDivision AM / Mexico City Division EMA / Hamburg Division EA / Shanghai Found in 1867, today over 6.900employees, of which 5.000 are engineers, are working for you in over 176 offices in more than 88countries.14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4Since 2007, 11 companies, including2007 Adventist Group ,600 staff members 2007International Refinery Services , 80 staff members 2008FutureShip /Friendship Consulting , 18 staff members 2009Noble Denton,900 staff members 2009Garrad Hassan 250 staff menbers have jointed the GL group, they have strongly enhanced the CL competency and Capability as a world wide technical service providerSince 2007, GL group is in expanding...德劳团队2007年来快速发展GL & Noble Denton & Garrad Hassan Join ForcesA New Dimension of Technical Assurance and Consulting14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 52010-4-14No. 5GLGL GL Noble Denton GL Garrad HassanThe Oil & Gas segment of GL-Group 石油天然气业务The Renewables segment of GL-Group可再生能源业务The Maritime segment of GL-Group 船舶入级业务y Navel Architects 造船工程师y Marine engineers 轮机工程师y Mechanical engineers 机械工程师y Electronic engineers 电子工程师y Electrical engineers 电气工程师y Welding engineers 焊接工程师y Structure analysts 结构分析专家y Vibration analysts振动分析专家y CFM experts流体力学专家y Metallurgists 金属学专家y Process engineers 工艺工程师y Quality engineers 质量工程师y Civil engineers 土木工程师GL Group:a Multidiscipline Engineer Society 德国劳氏: 一个多领域的工程师团队14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 614.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 7Oil and Gas Renewable EnergyCross-industry Cross-industry GL Noble Denton GL Garrad Hassan Services of GL groupProvide Solutions to Various Industry Sectors in one hand 德劳服务：不同工业问题的一站式解决方案Offshore Wind Turbine Installation VesselService for maritimesegmentService for energysegmentCross-industrysegments, inter-sectoral services e. g., also for offshorewind energy customersGL Cross-industry Maritime14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 8GL in China,德劳在中国GLMS and GLIS, total about 400 employeesin 10site officesASEA ShanghaiGarrad Hassan in BeijingNoble Denton in North ChinaShanghai Taipei Kaohsiung Guangzhou Beijing Tianjin Hong KongQingdaoDalianJiangyinWuhan Shenzhen South China seaYellow seaEast China seaMain GL office Other GL offices Major cities Nanjing Chengdu X iamen ZhoushanYangzhouContents内容1.Germanischer Lloyd group –An Overview 德国劳氏集团2.Wind Energy, Offshore wind energy风电，海上风电3.Offshore Wind Farm Installation Vessels海上风电安装船技术2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 914.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 10by 2020 the EU wantsto cover 20% of itsprimary energyconsumption withrenewablesWind energy, Global Trends市场：环球风能趋势14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 11Offshore Wind in China –Present and Planning市场：中国海上风电场现状及规划1stPrototype installed by CNOOC in BohaiGold Wind 1.5MW Direct Drive Offshore planned by SHANDONG/JIANGSUOffshore planned by GUANGDONGOffshore planned by DONGHAI x34 units. Sinovel 3.0MW (x5 units installed)Offshore planned by ZHEJIANG/FUJIAN计划24 海上风电场装机总容量2500万千瓦Design concepts WTISMarket Situation and Motivation市场现状及考量•Main Driver: Political ambitions to reduce emissions by 2020, 20-30% of the primary energy production of European countries shall be coming fromrenewable sources•Offshore Wind-Farming is in its start-up phase起步阶段•Many players in field业者众多•Many different design concepts exist各有千秋的不同设计•Large potential for growth巨大的市场潜能2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1214.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 13Current Installation Way of Offshore Wind Turbine 当前中国主流海上风电安装方法•Complete turbine transport and installation整机安装• 3.0 MW turbine, lifting weight 412 ton3.0兆瓦机，起吊重量412吨•Nable height 91.3 m安装毂高91.3米•Windfarm area water depth 9.90~12.0 m风场水域水深9.9~12.0米Shanghai Donghaidaqiao Windpark上海东海大桥海上风电场为例Installation Way of Shanghai DonghaidaqiaoOffshore Wind Turbine上海东海风电场安装方法2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1414.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 15Fleets for installation operation安装作业所需船队DraftMain DimensionsTonnage power Ship type ItemsContents内容1.Germanischer Lloyd group –An Overview 德国劳氏集团2.Wind Energy, Offshore wind energy风电，海上风电3.Offshore Wind Farm Installation Vessels海上风电安装船技术2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1614.04.2010Design Concepts WTISFunctions necessary of offshore installation vessel 海上安装作业所需功能•Loading 装载•Transportation运输•Offshore installation operation海上安装作业•Positioning定位•Jacking up提升•Heavey lifting起重•Workmanship安装作业•Workmanteam Accomondation作业人员起居2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1714.04.2010Design concepts WTISTide zone, Shallow or Deep Water?潮间带，浅水，深水作业水域？2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1814.04.2010Design Concepts WTISForm follows Function海上风电安装船功能设计考量Questions to be considered•Only for offshore wind turbine installation? 仅用于海上风电安装？•Installation way? 风机安装方式？•Crane and lifting appliances required?起重能力？•Working area: Tide zone? shallow water? deep water?工作区域：潮间带，浅水，深水？•Self propelled / no propulsion? 自航/ 非自航？•Jacking / non Jacking?自升/ 非自升？•Large Deck Area for Working?需大型甲板作业面积？•Sailing speed and Transportation Capacity important?航速，运能？•Number of Accomodation Complements?人员居住能力？•Semi-Submersible?半潜式？•What is the best Combination of all?如何综合考虑上述各因素？2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 1914.04.2010Design concepts WTISTypes of OWEA 风机，基础类型及参数shallow water deep water•Monopile(<20 m)•Jacket•Bucket (< 20m)•gravity foundation (<10m)•Jacket•Tripod (<80m)•Floating Structure (<900m)supplier GE Energy Siemens Vestas Repower Systems Multibrid Enercon Bard Nordex designation 3.6s 3.6 MW V 120 5 M M 5000 E 112BARD 5.0N90 Offshore nominal power[kW]36003600450050005000450052762500 rotor diameter[m]10410712012611611412290 mass (nacelle+rotor)[t]295215210410310500375nn14.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 20GL solution, Generation IDesign concepts TIV2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2114.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 22•Analysis and Verification •Newbuilding Classification •Plan Approval & NewbuildingSupervisionGL solution, Generation II:Design concepts TIV:Jack-up platform ORDIN, THOR8 100 A 5, Special Purpose Ship, Self Elevating Unit,GL Solution:ODIN-Offshore Installation vessel built in 2005 2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2314.04.2010GL solution:THOR-Offshore Installation vessel built in 2007 2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2414.04.2010GL solutions，Genration III:Design concepts WTIS: Loading, Transporting, Installing, all in one 德劳解决方案:下一代海上安装船装载，运输，安装一体GL Maritime -GL Noble Denton Deliverables•Analysis and Verification•Newbuilding Classification•Plan Approval & Newbuilding Supervision(outstanding)•Design & Consulting•Engineering supporting2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2514.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 26GL solutions Genration III:Beluga/Hochtief WTISTechnical Data:Type of vessel Heavy lift jack up vessel self-propelled ClassGL+100A5 Self Elevating Unit, DP2Main dimensions hull 135.00x40.00x11.00 m Water depth for jackingup to 50 mSignificant wave height for jacking & Dp 2.0 m Wind speed of crane operation up to 18.0 mOperation draft 4.60 m min ; 7.00 m max DP capability complying with DP2Thrusters & propulsion 12kn Legs4 lattice Jacking systemopen, >1m/sCraneBoom length 90 m Capacity up to 1700 tonHelideck D=20.88m suitable for Sikorsky S92 with a MTOW of 12.8 tCargo loadup to 8.000 ton8 100 A 5, Special Purpose Ship, Self ElevatingUnit, Operation according to operational manual, DP2, EP/BWMGeneration III:RWE-TIV, GLMain Particulars•Self-Elevating(up to 45m water depth)•Crane 800t@20m•DP2 Capability•100x40x8mGL-Deliverables•Analysis and Verification•Newbuilding Classification•Plan Approval & Newbuilding Supervision(outstanding)2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2714.04.201014.04.20102010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 28Generation III:Beluga/Hochtief WTIS8 100 A 5, Special Purpose Ship, Self Elevating Unit,Operation according to operational manual, DP2, EP/BWMMain Particulars•Self-Elevating(up to 50m water depth)•Crane >1500t@20m •DP2 Capability •Large Deck Area •~135x43mGL-Deliverables•Analysis and Verification •Newbuilding Classification•Plan Approval & Newbuilding Supervision (outstanding)Generation III:ND-GL WTIS ND 1200¼100 A5Offshore Service Vessel, WTIS,Special Purpose Ship,Self Elevating Unit,Operation according to operational manual,[DP2, EP, BWM] (depends on owner Spec.)7MC AUT2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 2914.04.2010Technical key points 关键技术•Jacking up system 爬升系统•Gear box 齿轮箱•Locking devices 锁紧装置•Legs 桩腿•DP system 动力定位系统•Crane 重吊•Helideck直升机平台2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 3014.04.2010Crane Operation 起重作业• • • •Crane Equipment Approval 起重设施认可 Hydro dynamical analysis 水动力影响分析 Special Offshore requirements 海工作业特殊要求 Engineering in Dynamic Crane operation 动态起重作业2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3131WTIS Generation I to III Actual Projects WTIS第I代到第III代功能比较Generation I Combined crane and working barges 第I代：吊机与工作平台结合 Generation II Jackup barges without propulsion第II代：无自航系统的自升式平台 Generation III Self-propelled Jackup vessels 第III代：自航自升式平台Functions 功能 High lifting capacity 高起重能力 High deck load capacity高甲板荷载能力 Large working deck 大工作甲板 Large accommodation 大居住舱室 Helicopter deck 直升机甲板 Self-elevating 自升能力 Self-propelled自航能力 DP2 / DP3 capability DP2/DP3 动力定位能力 Generation I 第I代 x* x* x* Generation II 第II代 x x x x x x Generation III 第III代 x x x x x x x x* on separate barges2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference 14.04.2010 No. 3232GL References for pure WTIS GL风电安装船实例2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3333What GL-Noble Denton provide: 德劳提供技术服务Concept Phase 方案规划阶段 Basic Engineering 基本设计阶段Detail Engineering Phase Pre-Consulting for Process Design 过程设计咨询 Project Economics &Technical Feasibility Study项目经济性,技术可行性研究 Front-End Engineering Design (FEED) 前期设计 Consulting 咨询 / Independent Design Review and Verification 独立设计审 核 / Design Modeling and FE calculations 设计建模和有限元计算 / Compliance Review 合规审查 / Stress and Fatigue Analysis 应力和疲劳分 析 / Conceptual Risk Assessment 风险评估 Independent Design Review 独立设计审查 / Design Verification 设计审核 / Compliance Review 合规审查 / Design Certification 设计认证 / Risk Assessment 风险评估 Manufacturer’s Capability Certification (MCC) 制造商能力认证 / Vendor Inspection 供应商检验 / Quality Assurance and Control 质量担保和控制 / Performance and Warranty Testing 性能和担保测试详细设计阶段 Procurement Phase 采购阶段 Construction Phase 建造阶段Construction accompanied Design verification and certification 建造 过程设计修改审核和认证 / Construction inspection, commissioning supervision 建造检验,试车试航验证 / Engineering Critical Assessment (ECA) 工程关键评估2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3434WTIS: Rules for Classification and Construction 相关 GL 规范•船体For Hull: Ship Technology, Offshore Service Vessels, Ed. 2010•特种设施 桩腿，提升机构，重吊等For legs,Jacking System,crane etc.: Industrial Services, Offshore Technology2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3535WTIS Statutory Requirements海上风电安装船相关法定规范，公约要求• SOLAS 74/88, International Convention for Safety of Life at Sea 2009 • ILLC 66/88, International Convention for Load Lines; Revision 2004 • MARPOL 73/78, International Convention for the Prevention of Pollution fromShips, Annex I – IV• • • •IS Code 2008, International Code on Intact Stability Code of Safety for Special Purpose Ships, 2008 Guidelines for the Construction and Design of Offshore Supply Vessels 2006 Code for the Construction and Equipment of Mobile Offshore Drilling Units, 1989 amendment by Res. MSC.187(79) 2004• Ballast Water Management Convention, 20042010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3636Research worksComplementary Simulations WTIS – Semi Jack-Up Main ParticularsLength over all Length between PP Breadth Moulded Depth to Maindeck Depth to Tween Deck Design Draught Scantling Draught Length of legs Diameter of legs 141.0 m 135.0 m 36.2 m 14.0 m 8.0 m 4.0 m 5.0 m 72.0 m 3.9 m2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3737Focus on: Operational Safety Design OptimizationOperational Restrictions • Water depth = 45 m • Hs = 1.5 m • Current = 5 knots Loading Conditions • Base shear • Overturning moment Structural Integrity • Legs • Jacking houses • Hull2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference 14.04.2010 No. 38WINDGRAVITYWAVES + CURRENT BUOYANCY38WTIS on Location Hydrodynamic Analysis in WavesNumerical Methods Formatiert ;-)AQWA surface panelsPotential flow code AQWA • Regular waves • Frequency domain • Linear flow + Morison forces • Radiation & diffraction (Green function) CFD code COMET (RANS) • Reynolds-averaged Navier-Stokes solver • Nonlinear flow • Time domain • Breaking waves • Viscous effectsCOMET volume grid2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 3939ResultsFormatiert ;-)• Calculation of base shear and overturning moments • Results of both numerical methods are similar • Free surface elevation around the ship2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference14.04.2010No. 4040In Place Condition:Maximum Forces and MomentsBase shear on aft legs [kN]Lateral overturning moment [kNm]Natural seaway: Hs = 1.5 m, Tz= 7.5 s2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4114.04.2010Transit ConditionHydrodynamic Analysis in Waves•Cargo only loading condition•Ship speed = 14 knots•Potential flow code AQWA•RAOs of ship accelerationsin regular waves•Critical locations:nacelle hub & upper tower•Statistical evaluation innatural seaways•Max. Loads on the Lashing System?2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4214.04.2010Transit Condition:Formatiert ;-) AccelerationsAt top of the pile [g]Horizontal Acceleration [max. 0,6g]Vertical Acceleration [max. 1,0g]Natural seaways: Hs = 2.5 m, 4.5 s < Tz< 17.4 s2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4314.04.2010Thanks for your kind attention!谢谢您的关注！Any questions? Please......2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4414.04.2010Contact GL Chinagl-china@欢迎您联系我们2010-April CWEE Shanghai Internatinal Conference No. 4514.04.2010。
深耕海洋能源高端装备抗疲劳制造 培养拔尖创新人才——记广东工业大学教授、机电工程学院院长张永康
封二人物Insidecover Characters张永康团队参加国际互联网大赛合影“主战场”。
在风大、浪高、水深、远海和海况复杂等恶劣环境中，高效率、低成本、高安全地安装超大风电装备和铺设海底超长电缆的难度越来越大，张永康团队面临三大世界性技术难题：超大型自升式安装平台站立易倾覆“失稳”、高空巨型叶片大风吊装精准对位易“失准”、海底超高压电缆连接易疲劳破坏“失效”。
为此，张永康团队着眼实际，逐一提出了有针对性的解决方案：其一，通过超大型自航自升式安装平台设计制造创新，解决深远海恶劣环境下平台站立“失稳”的世界性技术难题，形成稳定的风机安装作业平台。
安装平台是系统复杂的巨型海洋专业工程特种船舶，是海上风电场建设的核心关键装备，具有运载航行、船体平台升降、起重作业等综合功能。
其核心功能是自升站立形成稳定的安装作业平台。
但是，受风面积大、重心高、甲板载荷大、海底地质复杂、风浪流恶劣等因素影响，安装平台容易站立“失稳”，从而导致平台倾翻灾难性事故发生。
对于长度达140米、总重量超2万吨的自升自航式安装平台，在作业水深达80米的深水区，巨型桩腿及桩靴结构设计制造变形控制是影响“失稳”的最主要因素。
基于上述问题，张永康团队提出了超大型自航自升式安装平台关键结构多目标多约束渐进拓扑优化方法，突破了复杂服役环境下超大型安装平台关键结构减重、疲劳、变形的结构设计瓶颈；建立了巨桩腿分段焊接预热数学模型和精确加热方法，减少了焊接应力和变形，形成了桩腿成套建造技术工艺与装备；提出了多桩腿轴套交替升降装置与控制方法，实现了平台在复杂海底连续精准可靠升降；首创非均匀分布载荷柔性低刚度风电安装平台的平地无余量数字化建造技术与坞内整船插桩试验方法，研制了八边形、圆形和桁架型3种桩腿桩靴系统，研发并建造出系列世界领先的安装平台，并形成国家标准4项、国家重点新产品2个。
其二，通过高空巨型叶片高效精准安装运动控制创新，解决高空大风中巨型叶片吊装时百余个螺栓同时精准对位易“失准”的行业核心难题。
海上风电吊装船方案设计
３道水 密纵舱 壁 ，纵 中剖 线上 １ 道水 密 纵舱 壁从 尾
所 完成的船型方案具备 ２ 以下水深、 ｗ 以下风 电机组的安装能力。 ０ｍ ５Ｍ 关键词 ： 风力发电 ； 电安装 船 ； 风 方案设计
风力 发 电是 世 界 发 展 最 快 的可 再 生 无 污 染 的
２ 船 体 布 置
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绿色能源技术。 国东部江苏沿海地 区是经济最发 我 达 的地区， 电力需求极 为旺盛。风力发电机的安 对
项 目 垂 线 问 长 ／ ｍ 数 据
表 １ 船 舶 主 要技 术要 素
数 据
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计 与 制 造
中外 船 舶 科 技
２０ ２ 年 第 ３ 期 １
总 ： ８ ９ １ Ｏ６ １ １ 设 计水线 长 ：８ ０ｍ ４Ｏ 宽 ：３ ｍ ００
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浅析某自升式平台关键结构建造精度控制
浅析某自升式平台关键结构建造精度控制
孟广家;郝彪;姚锋
【期刊名称】《广东造船》
【年(卷),期】2024(43)1
【摘要】桩腿、齿条板、固桩架属于自升自航式多功能平台关键结构,其建造质量对自升式平台的安全起到重要作用。
本文对该自升式平台关键结构建造精度质量控制进行分析、制定措施,解决在建造过程中出现的技术质量问题,提高建造质量,取得良好的效果。
研究表明:掌握与应用建造工艺特点,在生产建造过程中将有效提高自升式多功能平台的结构建造质量,为后期其他自升式平台结构建造提供借鉴。
【总页数】4页(P77-79)
【作者】孟广家;郝彪;姚锋
【作者单位】招商局重工(江苏)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U664.82
【相关文献】
1.浅谈Super116E型自升式钻井平台四弦桩腿的建造和精度控制工艺
2.自升式钻井平台围井建造精度管理
3.自升式钻井平台结构形式及精度控制要点
4.自升式风电安装船桩腿建造质量和精度控制方法
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1 200 t 自航自升式风电多功能安装平台“振江”号
船型推介772019年·第5期·总第182期1 200 t 自航自升式风电多功能安装平台“振江”号DOI :10.19423/ki.31-1561/u.2019.05.077“振江”号是由中国船舶及海洋工程设计研究院（MARIC）为尚和（上海）海洋工程设备有限公司量身定制设计的高端海上风电安装平台。
“振江”号是目前国内首型自主研发设计的自航自升式风电安装平台，采用流线型船体、直立艏柱、方尾船型，同时优化了桩靴与船体的装配设计，有效降低航行阻力；艉部设置双呆木，具备优良的航行稳定性。
其采用全船电力推进方式，由5台1 650 kW 中速柴油发电机组组成全船电站，艉部设置3个1 800 kW 的全回转舵桨装置，艏部设置3个750 kW 的艏侧推装置，用于平台航行和作业时就位，配置DP1动力定位系统和4点锚泊定位系统，具备在5级海况下的定位能力，有效提升风电安装作业率和效率。
配置起重能力为1 200 t@26 m 的绕桩式起重机，最大吊高115 m，是目前国内能力最强的风电安装起重机，满足6 MW 风机的整体安装要求和8 MW 风机的分体安装要求，兼顾大口径单桩的吊装和打桩需求，同时781 200 t自航自升式风电多功能安装平台“振江”号具备500 t 浮吊能力，有效提升了起重机的作业范围。
“振江”号还配置了先进的双动环梁液压插销式升降装置，具备连续升降能力，升降速度达到了25 m/h ；配置了先进的升降控制系统，可以实现自动升降船体；配置了抗横倾系统，可以实现浮吊过程自动调载。
其最大作业水深50 m，甲板作业面积约2 500 m 2。
“振江”号主要尺度和参数如表1所示，其主要功能包括：（1）海上8 MW 风电装置吊装作业和其他水上工程施工的起重、打桩、吊装和运输等作业；（2）海上风电装置的单桩基础、导管架式基础、多桩承台式基础和壁桩框架式基础的施工；（3）甲板上进行风电机组叶轮预装作业；（4）具备自航能力，可以7 kn 航速实现作业区域内调遣；（5）携带3套6 MW 风机或2套8 MW 风机机组部件或基础构件或其他工程相应构件、部件及打桩设备进入作业现场；（6）海上浮吊作业。
自升式海上风电安装平台设计要点
第6卷第5期2019年10月Vol.6#No.5Oct#2019海洋工程装备与技术OCEAN ENGINEERING EQUIPMENT AND TECHNOLOGY自升式海上风电安装平台设计要点丁果林（中国船级社海洋工程技术中心，天津300457）摘要依据当前我国海上风电安装平台的设计实践情况，对比常规自升式海上平台，全面梳理自升式海上风电安装平台设计时在设计工况、环境条件、结构强度、稳性、载重线、升降系统、船员舱室设备、舾装、防爆、机械设备、电气设备、航行设备、通信设备、信号设备等方面应特别考虑的一些技术问题及处理办法，以期望给业界提供有益参考和借鉴$关键词海上风电安装平台；自升式平台；海上移动平台入级；船员舱室中图分类号：U662.2文献标识码：A文章编号：2095-7297（2019）05-0732-07doi：10.12087/oeet.2095-7297.2019.05.10Design Key Points of Self-elevating Offshore Wind Turbine Service UnitDing Guo-lin(Technology Center of Offshore Engineering#China Classification Society#Tianjin300457#China)Abstract According to t he current design practice of offshore wind turbine service units in China and comparing to conventional self-elevating units,some key technical problems and corresponding solutions about design loading condition,environmental condition,structural strength,stability,load line,jacking system,crew accommodation, outfitting,explosion-proof,machinery equipment,electricity equipment ,communication equipment,navigation equipment and signal equipment during the design of these units are summarized in the hope of providing useful referencetotheindustry.Key words offshore wind turbine service unit；self-elevating unit；classification of mobile offshore unit；crew a@ommodation0引言近几年,随着中国政府有关部门出台一系列支持海上风电发展的技术和管理政策,国内的海上风电行业进入了一个投资高峰$在此背景下，国内海上风电安装平台的建设数量持续猛增[1]$当前全球在役的约50艘海上风电安装船/平台中，其中近30艘服务于中国海上风电项目，另外国内还有15余艘海上风电安装船/平台处于建造或设计阶段$海上风电安装船/平台的发展历程可以概括为:①第一代：早期市场上没有专门从事海上风电安装作业的船/平台，风电安装作业由起重船或由其他经过改建后的海工船舶来承担，船型主要有漂浮式船舶或可坐滩作业的坐底箱型船舶，具有高起重能力、高甲板荷载、大工作甲板的特点；②第二代：后来海上风机逐渐大型化，对起重能力和起吊高度、作业效率、风浪承受能力、人员容纳能力等的要求越来越高，具有多人员住舱、自升功能特点的自升式海上风电安装平台不断涌现；③第三代：风电安装平台的设备配置趋于高级化，具有完全自航功能、动力定位能力、直升机甲板、豪华住舱的自航海上风电安装平台陆续开展建造$欧洲是海上风电产业的发源地,而我国则是近些年来涌现出的最具活力的海上风电产业新兴市场$近些年国内外建造的大多数海上风电安装平台都在第二代，当前代表着今后发展趋势的少量第三代平台也正在建造过程当中$收稿日期：2019-10-09；修回日期：2019-10-20作者简介：丁果林（1979—）,男，硕士，高级工程师，主要从事海洋工程结构方面的研究$•733-丁果林.自升式海上风电安装平台设计要点第5期我国营运中的和即将建造的海上风电安平台中，自升式平台占绝大多数$本文全面梳理自升式海上风电安装平台设计时应特别考虑的一些技术问题及处理办法，以期望给业界提供有益参考和借鉴$1海上风电安装平台的特点及适用标准海上风电安装平台是用于海上风电机组施工、安装和维护的海上工程装备，主要有自升式、坐底式、坐底箱型式、起重船等几种类型$对比常规的海上钻井、修井、采油作业移动平台，海上风电安装平台具有以下特点：①主起重机起重能力大,设计起吊负荷一般为500-2500t；起重高度很大，达到100多米；一些平台采用绕桩吊布置形式；②主甲板面积大，以利于海上风电设备的运输、组装和施工；设计甲板载荷较大，最大可达到20 t/m2；③主尺度相比常规油气作业平台小，主船体大多为长方形结构形式，作业水深约为10〜60m；④平台上没有石油天然气生产、钻采设备；⑤升降系统设计速度快、使用频率高；2—些平台配置了首尾推进器，可在风场内短距离迁移，部分平台甚至可以完全自航；⑦一些平台配置了动力定位系统，取得DP附加标志；⑧一些自升式平台具备漂浮工况时起吊作业能力$海上风电安装平台的设计和建造应依据如下规范、法规和公约进行：①CCS《海上移动平台入级规范（2016）》及修改通报（以下简称《移规》）；②CCS《钢质海船入级规范2018》及修改通报（以下简称《钢规》）；③中华人民共和国海事局《海上移动平台法定检验技术规则（2016）》（以下简称《移动法规》）；④IMO《2009年海上移动式钻井平台构造和设备规则》（以下简称MODU CODE）；⑤IMO《国际海上人命安全公约2014综合文本》及其修正案（以下简称SOLAS）$2自升式海上风电安装平台的设计要点2.1设计工况和环境条件海上移动平台的设计工况和环境条件决定了一个平台的作业能力，船东应依据规范要求和自身作业需求进行明确$自升式海上移动平台的设计工况一般包括正常作业工况、自存工况、迁移工况、升降工况、预压工况等$《移规》第2篇第2章第2节规定：对于无限作业区域的平台，正常作业工况的最小设计风速应为36m/s,自存工况的最小设计风速应为51.5m/s。
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2018年国家科技进步奖提名项目公示一、项目名称：超大型自航自升式海上风电安装船关键设计与建造技术二、提名者及提名意见提名者：交通运输部提名意见：该提名从我国海洋开发、新能源开发的国家发展战略出发,针对我国海上风电场建设安装的专用重大装备的先进设计与制造技术缺乏现状,开展产、学、研联合科技攻关。
创新性的设计出了世界上第一台超大型自航自升式海上风电安装船，集海上风电机组的装载运输、重型起重、动态定位等功能于一身，是船舶与海工平台的综合体，是一种全新的超大型海洋工程技术装备。
项目针对海上风电安装特点，结合风电安装船应用海况条件，通过总体和结构性能研究，掌握了风电安装船设计成套技术，研发并建造了八边形桩腿和圆形桩腿两种新式超大型海上风电安装船。
突破了超大型风电安装船总体、结构等设计关键技术，完成了45m水深范围内作业的超大型自航自升式海上风电安装船船型设计和两型4艘船舶的建造；首次实现了超大型海上风电安装船平地高效建造，攻克了海上风电专用装备整体建造关键技术，比同类国际产品建造周期缩短了3个月；针对100mm的E690超厚超强板焊接工艺及变形控制技术难题，首次采用了桩腿建造高精度控制技术，实现了桩腿一体化成型及100%无余量免加工建造；突破了自升式风电安装船提升控制技术，液压升降系统为桩腿提供最大6×7500吨及4×9000吨预压载力，可提升船体重量20000吨以上。
提名项目对实现国家海上新能源开发的发展战略，突破我国风电安装船设计建造核心关键技术，形成具有自主品牌的系列海上作业平台产品，促进海工装备业可持续发展、打造中国沿海海上风电产业基地和加快推进我国海上风电场建设具有重要意义。
产品填补国内空白，其整体技术居于国际先进水平，具有自主知识产权。
申报材料内容真实，材料完整，附件齐全，完成人员排序合理。
提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。
三、项目简介本成果属于交通运输行业中的船舶、舰船工程和机械制造工艺与设备交叉学科领域。
我国经济运行成本较高，GDP能耗是世界上最高的国家之一，加上日益突出的生态环境问题，风力发电等清洁能源开发刻不容缓，国家已将“绿色GDP”和海洋开发、新能源开发提升至国家发展战略高度。
但由于海上风电场建设的专用装备还基本处于空白，导致我国风电资源开发仍主要集中在陆地及沿海滩涂，10-45米水深区域风电开发能力尚未获得有效突破，其根本原因是：没有掌握海上风电安装重大装备的先进设计与制造技术。
本成果的完成单位从2007年开始，依托国家重点新产品计划、江苏省重大科技成果转化项目基金、江苏省科技支撑计划项目基金和企业自筹研发等项目，深入系统地研究了超大型自航自升式海上风电安装船研制的成套关键技术。
主要技术创新如下：创新点1：突破陆上风机安装和海上浮吊起重传统设计思路，结合应用海况条件，通过海上风电安装船总体和结构性能研究，研发了八边形6根桩腿和圆形4根桩腿两种新船型，该船型集装载运输、自航自升、重型起重、动态定位、海上作业等多种功能于一身，是世界上最先进的海上风电安装和运输作业的高效专业装备，可以适应任何海域的近海风电场建设。
创新点2：采用了大型模块化建造、液压传动控制、提升自锁限位等全功能制造综合集成技术，首次实现了超大型海上风电安装船平地高效建造，攻克了海上风电专用装备整体建造关键技术，比同类国际产品建造周期缩短了3个月。
创新点3：首创桩腿变形控制和总成建造技术，发明了一整套超高超厚强度钢焊接工艺，解决了100mm厚的E690超厚超强板焊接工艺及变形控制，创造性的设计了自转式吊柱、超大吨位吊梁、自锁限位装置等工装，实现桩腿一次性切割无修正工艺、一次成型并安装到位，完成了桩腿总成建造。
桩腿直线度公差控制在±5mm范围内，桩腿对角导轨板平行度控制在±2mm范围内，整条桩腿制作精度完全达到设计和使用要求。
创新点4：突破了自升式风电安装船提升控制核心技术，独立研发的液压桩腿升降系统为每根方型壳式桩腿提供世界最强的7500KN（千牛）预压载力，可提升船体重量20000吨。
提升控制系统通过直观的操作界面，可实现整船的提升控制。
整船插桩试验方法、桩靴设计及冲桩系统研究，验证了桩腿及其系统设计及建造的创新。
该项目获得多项自主知识产权，共申请发明专利41件，已获授权34件；申请并已获授权实用新型专利4件。
编写企业标准20个，发表论文14篇，2012年本装备获得国家科技部重点新产品及江苏省首台套重大装备认定。
本项目从近海风电能源开发的国家能源发展战略出发，针对海上风电安装专用装备的瓶颈问题，通过对总体和结构性能、建造技术的大量研究工作，在载荷、结构设计、制造技术与工艺、桩腿总成建造、动力定位系统设计等方面获得了创新性成果。
成功制造出国际首台具有自主知识产权的超大型自航自升式海上风电安装船，该船集装载运输、自航自升、重型起重、动态定位、海上作业等多种功能于一身，是一种全新的海洋工程船舶。
该船最大载重量6000吨，每次可载运10套海上风电机组；艏部安装3台侧向推进器，艉部安装3台全向电力/液压推进器，设计航速12节；采用DP-2动力定位系统，系统集成测量、控制、全向推进等功能，可保证船舶高精度定位；全船有六根液压式自升桩腿，单根桩腿总长70米，提升能力3750吨，船体最大提升高度50米，可保证45米水深条件下的安全作业，可快速平稳提升船体离开（风浪海面），成为安装作业平台；配备一台1000吨主吊和一台50吨辅吊，海面以上最大提升高度超过120m，具备7MW海上风电机组整体吊装功能，可在4.8米浪高和 14 m/s的风速下完成海上风电机组的高精度高效吊装。
进行了系列化研发及产业话，填补了国内该类船型空白，整体达国际领先水平。
申报单位新增产值332428万元，新增利税36521万元（其中缴税总额5958万元，净利润30563万元），出口创汇51858万美元；MPI船东出租E.ON公司新增效益2.4亿美元（3年合同金额），社会效益显著，具有广阔的应用前景四、客观评价1、权威检测机构评价：项目产品满足DNV船舶规范和MODU海洋工程平台规范，符合DNV CLEAN绿色环保要求。
挪威船级社对本项目研制的海上风电安装作业平台，自开工建造之日起对材料使用、焊接质量等各个关键工艺环节进行全程记录和监测，平台完工后对所有设计性能指标和系统的完整性及可靠性进行了严格检验，并颁发证书。
2、国家重点新产品认定：2012年“超大型海上风电安装作业平台”获得国家重点新产品认定；3、行业影响：2012年10月，海上风电安装船“东安吉1号”成功交付后，在英国北海作业，各项性能均得到好评。
由于该船在海上风能再生能源方面的突出表现，2013年2月，在国际海洋工程领域著名的“OFFSHORE SUPPORT JOURNAL AWARD”（海上支持期刊奖）年度评选中，勇夺“海洋可再生能源奖”。
此次，“东安吉2号”交付后，也前往英国北海与姊妹船“东安吉1号”一起进行风电作业；2016年项目产品获中国市场技术金桥奖。
4、第八届国际发明展览会金奖：项目核心发明专利“具有多类型桩腿的超大型自升式风电安装船及其设计方法”项，在2014年由由中国发明协会、发明者协会国际联合会共同主办的第八届国际发明展览会上荣获“发明创业奖.项目奖”金奖。
5、科技查新报告查新结论：教育部科技查新工作站（G06）报告编号：201136000G40421查新项目名称为“超大型海上风电安装作业平台建造技术的研究”。
查新结论：利用1000吨克令吊进行吊重后360度回转技术、提升过程单腿及多腿联动控制技术，在干船坞内进行风车船整船的升桩试验，未见报道；一次性切割无修正工艺，，实现八边形柱状式桩腿（高约70m）的一次成型并安装到位技术，未见报道；海上风电安装船在设计和制造过程中的船体自身重量控制，未见报道；利用液压提升控制系统为每根方型壳式桩腿提供7500KN（千牛）预压载力，提升船体重量20000吨，未见报道。
6、科技局鉴定意见：科技鉴字[2015]第78号文件，科技成果名称为“超大型自航自升式海上风电安装船研制与工程应用”。
鉴定意见：该研究成果填补国内空白，整体技术达到国际先进水平，部分达到国际领先。
7、中央电视台专题记录：2013年3月,由央视与英国BBC共同投资并联合摄制的大型纪录片《改变地球的一代人》，在中央电视台一套节目播出，纪录片第3集中，真实纪录了中远船务设计建造并交付的“发现号”海上风电安装船，在英国近海参与世界最大海上风力发电场建设，安装大型海上风电设备的全过程。
此集主要讲述了人类从陆上风电场到海上风电场，合理利用风能这一清洁能源的发展历程，并介绍了海上自升式风电安装船对改变人类利用海上风能，以及在建造海上风电场过程中发挥的重要作用。
8、新华网、经济日报、国家重大技术装备网等数十家权威媒体报道：2013年12月10日……由南通中远船务为丹麦船东公司设计建造的世界先进自升式海上风电安装船“东安吉2号”被命名为“海上挑战者”……2011年第1期《中国远洋航务》（第15页）该系列船在排水量、航速、起吊能力、有效载荷、单次续航力、作业水深等多项设计建造指标均创世界第一，是当代世界最先进、自动化程度高、集大型风车构件运输、起重和安装功能于一体的海洋专业工程特种船舶，填补国内世界第二代先进海上风电安装特种船舶设计建造的空白。
五、推广应用情况（1）应用情况本项目组从2007年开始了相关基础技术的研究与开发、关键技术的攻关，并取得了重大突破。
随之实现了“决心系列”超大型自航自升式海上风电安装船建造并交付MPI ADVENTURE(探险者)、开拓者共2台，现已交付荷兰VROON 公司，该平台已出租给E.ON公司,船东新增效益2.4亿美元(3年合同金额)。
装备可操作好，运行状况良好，满足各种规程和标准，在技术和功能上都超越了原定的设计参数。
（2）推广情况为丹麦A2SEA A/S公司设计建造的“东安吉系列”-----SEA INSTALLER“（海上安装者）、SEA CHALLENGER（海上挑战者）并不是“决心系列”项目的简单复制，而在结构布局、吊车布置、提升系统、桩腿设计及形式等方面有了较大幅度的优化和完善。
实现了系列化的研发与推广应用。
项目的整体应用技术已经用到特种深水铺管船、自升式海上生活平台和自升式钻井平台。
项目相关的优化设计、总装建造和模块集成技术应用到了近年来承建产品的各种海工产品中。
风力发电是目前世界上发展最快的可再生无污染绿色能源技术。
我国东部沿海地区是工业高度集中，能源匮乏，对电力需求极为旺盛；东部沿海海域辽阔，海上所蕴藏的风力资源丰富，距离电力负荷中心很近，电网能够承载冲击负荷能力强。