專利名稱：安裝離岸風輪機的方法與駁船系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于安裝離岸風輪機的方法與一種駁船系統。
背景技術：
目前主要因為需舉起重量并提升而使用大型專用起重船和駁船進行離岸風輪機 安裝。對于近岸風場市場，所述安裝幾乎專門由自升式船只支承。隨著離岸開發數量的 增加，這些船只可利用性越來越有限，因此對這些服務的需求增加。對于常規安裝，各種風 輪機均以節段運輸并在離岸地點直立。已提出浮托方法作為常規安裝的一種替代。該方法利用可用數量較大并且成本小 的常規離岸運輸駁船。專利申請GB 2 423 108 A公開了一種安裝例如風輪機等離岸結構并使用例如駁 船支承該結構的方法。所述方法的一個缺點在于風輪機以水平姿態運輸且該方法要求大量特種裝置進 行運輸、使風輪機成直立姿態并將風輪機安裝在基礎上。本發明一個目的是提供沒有上述缺點的技術，并簡化運輸船只的結構，由此增加 其運行可靠性、功效以及靈活性，并進一步簡化離岸風輪機的安裝過程。
發明內容
本發明涉及一種用于安裝離岸風輪機的方法，包括以下步驟-配備用于接收并保持所述風輪機的底座的離岸基礎；-將所述風輪機以大體豎直(直立)姿態從陸上位置移動至駁船系統上的轉運位 置；-將所述駁船系統運輸至所述離岸基礎的地點；-將所述風輪機從所述轉運位置移動至所述駁船系統上的安裝位置；-使所述風輪機的底座相對于所述基礎定位；以及_相對于水平面降低駁船系統使得所述風輪機的底座與所述配備的離岸基礎接合。此處術語風輪機的底座是指風輪機在大體豎直姿態下風輪機塔架的大體最下部。 所述底座包括用于將風輪機與所述基礎連接的裝置。此處術語接合是指所述風輪機的所述底座與所述基礎接觸且風輪機大體全部重 量從所述駁船轉移至所述基礎。由此確保離岸風輪機在已配備基礎上的有利安裝。此外確保對于單個風輪機和多個風輪機的安裝時間減少。也確保風輪機在運輸與離岸安裝之前可陸上直立、測試與啟動前調試。這相應縮 短所述過程的安裝時間并降低其天氣敏感性。
此外確保所述安裝過程可使用常規離岸運輸駁船實現，且所述過程僅要求最少量 的特種設備和工具，例如可成套船運并在另一安裝地點由不同駁船啟用與收回的設備。根據本發明一方面，所述離岸風輪機包括與風輪機底座連接的過渡件。由此確保 風輪機適應并配備成在離岸基礎上安裝。此外確保可配備便捷和快速安裝的過程。此外確 保風輪機和過渡件例如在適當生產設施下可陸上安裝并配備。在本發明另一方面，所述離岸基礎包括在所述基礎的上部的過渡件配對物。由此 確保所述基礎適應并配備成用于接收并安裝所述離岸風輪機。在本發明其它方面，所述過渡件和/或所述過渡件配對物包括對準和/或對接和 /或沖擊吸收交接部。由此確保將風輪機過渡件與基礎過渡件配對物接合的安裝過程被優 化。通過包括對準交接部、最優精度、保持公差在所設定范圍內確保裝配。通過包括對接交 接部確保駁船在安裝過程中保持在大體正確位置，通過包括沖擊吸收交接部確保風輪機、 風輪機元件、所述基礎或駁船系統在安裝過程中均不會損壞。在本發明又一方面，所述駁船系統包括用于所述大體豎直安置的離岸風輪機的多 于一個的轉運位置。由此確保駁船可承載多于一個風輪機以便一次安裝。當每一風輪機安 裝之后駁船無需返回陸上位置以搭載新風輪機，可確保安裝時間最少，駁船帶有風輪機從 一個基礎運輸至下一基礎，直至駁船所載風輪機均已安裝。在本發明另一方面，所述駁船系統包括一個或多個壓載艙。在本發明又一方面，所述降低駁船系統通過至少部分填充駁船系統的一個或多個 所述壓載艙完成。由此通過將所述風輪機過渡件與所述基礎過渡件配對物接合，確保風輪 機可安裝在所述配備的基礎上。此外確保降低駁船系統的過程由多數常規駁船上可用的標 準裝置完成，并確保降低駁船系統的過程快速且可靠。在本發明另一方面，駁船系統的一個或多個所述壓載艙在運輸過程中至少可被部 分填充以穩定所述駁船系統。由此確保駁船在運輸過程中穩定，相應確保所運輸的風輪機 不會損壞。在本發明又一方面，所述降低駁船系統包括在與設立在大體海床處或在海床上的 錨定裝置連接的牽引裝置中設立持久張力。由此通過將所述風輪機過渡件與所述基礎過渡 件配對物接合確保風輪機可安裝在所述配備基礎上。在本發明另一方面，所述方法還包括在風輪機所述部分與所述配備的離岸基礎接 合之后相對于水平面進一步降低駁船系統的步驟。由此確保駁船系統可獲得至風輪機和基 礎的間隙，并確保駁船可從安裝地點移動至例如下一安裝地點。在本發明又一方面，駁船系統包括用于調節待安裝的風輪機相對于所述基礎的水 平及豎直位置的裝置。由此確保風輪機與基礎可非常精確相互定位。在本發明另一方面，所述駁船系統包括配接與荷載傳遞系統，諸如作用在風輪機 過渡件、基礎過渡件配對物、駁船、基礎以及風輪機或它們的任一組合之間的彈性體彈簧單 元，以吸收安裝過程中沖擊荷載。由此確保在安裝過程中風輪機、風輪機元件、駁船與基礎 不被損壞。本發明也涉及一種風輪機系統包括風輪機和離岸基礎，所述風輪機包括與風輪機 的底座連接的過渡件且所述離岸基礎包括在基礎的上部的過渡件配對物，其中，所述過渡 件與所述過渡件配對物配備為相互接收并保持，且其中所述系統包括作用在所述風輪機過渡件、所述基礎過渡件配對物、所述基礎與所述風輪機或它們的任一組合之間的諸如彈性 體彈簧單元的配接與荷載傳遞系統，以在安裝過程中吸收沖擊荷載。在另一方面，本發明涉及一種駁船系統，其中所述系統包括駁船，所述駁船具有一 個或多個豎直安置的風輪機，其布置成用于運輸所述風輪機，所述風輪機至少包括風輪機 塔架和安裝在所述風輪機塔架頂部上的機艙。在該方面第一實施例中，所述風輪機還包括安裝在機艙上的轉子，所述轉子包括 至少一個轉子葉片。在所述方面第二實施例中，所述系統包括適用于相對于駁船調整風輪機的水平及 豎直位置的定位裝置。在第二實施例的另一實施例中，所述定位裝置包括一個或多個起重系統。在該方面一個實施例中，所述駁船系統包括作用在所述駁船與連接至風輪機的底 座的風輪機過渡件、配備為接收并保持所述風輪機過渡件的基礎過渡件配對物、基礎與所 述風輪機或它們的任一組合之間的例如彈性體彈簧單元的配接與荷載傳遞系統，以吸收安 裝過程中的沖擊荷載。
本發明參考以下附圖進行描述圖1示意性顯示根據本發明一個實施例以大體豎直姿態從陸上位置裝載風輪機 至運輸駁船系統上轉運位置的初始過程；圖2示意性顯示根據本發明一個實施例裝載多個風輪機的駁船系統；圖3顯示根據本發明一個實施例被運輸至配備的離岸基礎的地點的駁船系統；圖4示意性顯示根據本發明一個實施例從轉運位置移動風輪機至駁船系統上的 安裝位置；圖5a顯示根據本發明一個實施例相對于水平面降低駁船系統使得風輪機與離岸 基礎接合；圖5b示意性顯示根據本發明一個實施例離岸風輪機安裝過程中風輪機過渡件與 基礎過渡件配對物接合；圖5c示意性顯示安裝在基礎過渡件配對物處的彈性體彈簧單元；圖6顯示根據本發明實施例通過填充包括在駁船系統中的壓載艙，駁船相對于水 平面如何被降低；圖7顯示根據本發明一個實施例通過在與例如大體在海床處或海床上設立的錨 定裝置連接的牽引裝置中設立持久張力，駁船相對于水平面如何被降低；以及圖8顯示駁船上的風輪機支承以在運輸和安裝過程中穩定風輪機。
具體實施例方式本發明涉及通過標準化運輸駁船并結合浮托法安裝技術安裝離岸風輪機至配備 的離岸基礎。浮托法安裝自八十年代以來在油氣行業已采用。這是安裝5000至18000噸范圍 大平臺水線上模塊的常用方法。
浮托法安裝方法為通過壓載駁船將荷載從受風浪作用的自由浮動的運輸駁船傳 遞至固定基礎結構。該技術此外已應用于具有400至1200噸范圍重量的水線上模塊的最 小設備。通過配接與荷載傳遞系統，使得臨界裝載階段便利。該系統典型地為在荷載、固定 基礎、運輸駁船之間作用的彈性體彈簧單元，以吸收沖擊荷載。圖1示意性顯示根據本發明一個實施例將風輪機以大體豎直姿態從陸上位置裝 載至運輸駁船系統上的轉運位置的初始過程。對于本發明各實施例，術語風輪機是指完全或大體完全組裝的風輪機。已組裝但 是沒有安裝轉子葉片的風輪機的實例也視為本申請所說明的風輪機。一個或多個風輪機1準備用于在陸上位置安裝。此外，包括用于運輸例如風輪機 等大型元件的駁船2的運輸駁船系統停靠在所述陸上位置。對本發明各實施例，駁船系統 可通過使用填充或排出內置壓載艙調節其相對于海平面的高度，例如以使在風輪機裝載過 程中相對于所述陸上位置安置駁船系統處于正確水平，如圖中箭頭所示。駁船配備為用于在駁船上一個或多個轉運位置上接收并保持一個或多個豎直安 置的風輪機。此外駁船設有懸臂裝置3，其在本發明不同實施例中具有不同功能，例如處于 加載、運輸和/或安裝條件下豎直安置的風輪機的支承。懸臂為與所述駁船連接的固定梁。對本發明其它實施例，所述駁船設有多于一個的懸臂裝置3。例如通過如圖中箭頭方向所示沿懸臂裝置3滑動風輪機，或通過例如一個或多個 起重機抬高風輪機，將所述一個或多個豎直安置的風輪機裝載至駁船系統上的所述轉運位 置。圖2示意性顯示根據本發明一個實施例裝載有多個風輪機的駁船系統。如本發明實施例所示，多于一個的風輪機可被裝載至駁船系統以便同時運輸。對 一個實施例可通過使用懸臂裝置3裝載風輪機。圖3顯示根據本發明一個實施例駁船系統被運輸至已配備的離岸基礎的地點。當一個或多個風輪機被安置在駁船所述轉運位置上時，駁船系統被運輸至安裝地 點，即離岸基礎的地點。對于一個實施例駁船系統可通過例如拖船拖行。所述離岸基礎配備為接收并保持風輪機的一部分，并包括用于將風輪機安裝至所 述基礎的裝置。當駁船系統達到安裝地點時必須停靠至所述離岸基礎。使用拖船以安置運輸駁船 并與系泊系統實現對接。對于本發明一個實施例，駁船與基礎之間的防護物進一步使駁船相對于基礎定 位。當駁船到達其目的安裝地點，停靠至位于例如海床6上的基礎5，以在安裝程序過 程中保持駁船、進而保持將被安裝的風輪機處于大體正確水平位置。圖4示意性顯示根據本發明一個實施例在駁船系統上將風輪機從其轉運位置移 動至安裝位置。用于對接駁船與基礎的系泊系統與防護物可減小駁船運動以使安裝得以進行。當駁船停靠時，待安裝的風輪機從駁船上其轉運位置例如通過滑動移動至安裝位 置。對于本發明各實施例，此處風輪機可由一個或多個懸臂裝置3支承。
根據本發明在該步驟過程中，待安裝在基礎上的風輪機底座的最下部比基礎3的 頂部處于更高的豎直位置，因此各物件不會碰撞。根據本發明多個實施例，駁船系統包括即使駁船停靠時用于相對于基礎進一步調 節待安裝風輪機的水平及豎直位置的裝置。所述部件可包括起重系統，其對于一個實施例 與所述懸臂裝置3連接。用于調節風輪機豎直位置的裝置可補償例如潮汐、波浪等的位置。在本發明一個實施例中，安裝大體在駁船系統船首進行。但是在其它實施例中，風 輪機安裝在駁船之一側或在船尾進行。圖5a顯示根據本發明一個實施例相對于水平面降低駁船系統以使風輪機與離岸 基石出接合。駁船經壓載下降使得風輪機與所述基礎接觸。在初始接觸后壓載持續以將風輪機 轉移至基礎。塔架的下部節段為風輪機塔架底座與基礎之間的交接部單元。其包括在靠接過程 中使風輪機與基礎對準的方法。此外對于多種實施例，包括用于靠接的沖擊減小單元，盡管 對于其他實施例這些可位于基礎的頂部。此外塔架在陸上安裝在底座上并滑動至駁船上或 沿其滑動。對于本發明所示實施例，將被安裝在基礎上的風輪機的底座包括過渡件8，過渡件 8連接到包括對準、對接與沖擊吸收交接部的風輪機底座。所述過渡件8與包括基礎的上部 的過渡件配對物7大體配合。根據本發明駁船系統相對于水平面被降低使得風輪機過渡件8如圖箭頭所示與 基礎過渡件配對物7接合。這在圖5b中進一步示意性顯示，其中風輪機過渡件與基礎過渡件配對物顯示為 接合狀態。如圖5c所示，由設計為在初始配接與荷載轉移過程中減輕沖擊荷載的例如配接 系統使得臨界裝載階段便捷。對于一個實施例，該系統為作用于風輪機與基礎、風輪機與駁 船間的彈性體彈簧單元，以吸收沖擊荷載。圖5c示意性顯示基礎過渡件配對物處的彈性體 彈簧單元，它配備為當風輪機過渡件被降低至過渡件配對物中時以接收風輪機過渡件所施 加的荷載。應理解可使用例如各種液壓系統、以彈性材料等包覆過渡件等其它類型的用于沖 擊吸收的交接部。在本發明一個實施例中，由于風輪機易于受風與強風影響，駁船也易于受例如水 流、波浪、涌流及搖擺影響，駁船系統包括用于在風輪機安裝過程中穩定風輪機的裝置。當風輪機被接合并安裝在基礎上時，即風輪機荷載大體全部由所述基礎承載，駁 船連續壓載下降直至風輪機脫開且駁船可脫離其對接裝置并可航行或被例如拖離安裝地
點ο駁船一脫開風輪機與基礎，駁船相對于水平面即可被再升高。如果駁船承載更多 風輪機，則可被運輸至下一已配備的基礎。根據本發明一個優選實施例，通過填充駁船系統所包括的壓載艙相對于水平面降 低駁船。這在根據本發明一個實施例圖6中示意性顯示。駁船2包括可填充并排出海水的 壓載艙9。泵送與控制系統操縱所述填充與排出過程。
根據本發明另一實施例，例如如圖7示意性顯示通過在與設立在大體海床6處或 其上的錨定裝置11連接的牽引裝置10中設立持久張力相對于水平面降低駁船。牽引裝置 也包括能夠調節和/或動態控制例如與錨定裝置11連接的線纜中已設立張力的裝置。圖8示意性顯示對于本發明一個實施例的駁船上的支承件以在運輸和安裝過程 中使風輪機穩定。在裝載過程中在其轉運位置和/或在安裝過程中風輪機在運輸駁船上不夠穩定 的情況下，支承件12可被用于支承風輪機塔架以使其保持直立位置不會傾覆。支承件12 可相對于運輸駁船沿一個或多個方向延伸。列表
1.風輪機
2.駁船
3.支承部件
4.船只
5.風輪機基礎
6.海床
7.基礎過渡件配對物
8.風輪機過渡件
9.壓載艙
10牽引裝置
11錨定裝置
12支承件
13彈性體彈簧單元
權利要求
一種用于安裝離岸風輪機的方法，包括以下步驟 配備用于接收并保持所述風輪機的底座的離岸基礎； 將所述風輪機以大體豎直姿態從陸上位置移動至駁船系統上的轉運位置； 將所述駁船系統運輸至所述離岸基礎的地點； 將所述風輪機從所述轉運位置移動至所述駁船系統上的安裝位置； 使所述風輪機的底座相對于所述基礎定位；以及 相對于水平面降低駁船系統使得所述風輪機的底座與所述配備的離岸基礎接合。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述離岸風輪機包括與風輪機的底座連接 的過渡件。
3.如權利要求1或2任一所述的方法，其特征在于，所述離岸基礎包括在所述基礎的上 部的過渡件配對物。
4.如權利要求2和/或3任一所述的方法，其特征在于，所述過渡件和/或所述過渡件 配對物包括對準和/或對接和/或沖擊吸收交接部。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述駁船系統包括用于所述大體豎直安置 的離岸風輪機的多于一個的轉運位置。
6.如前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述駁船系統包括一個或多個壓載 艙，其中所述降低駁船系統通過至少部分填充駁船系統的一個或多個所述壓載艙完成。
7.如前述權利要求6所述的方法，其特征在于，駁船系統的一個或多個所述壓載艙在 運輸過程中至少部分被填充以穩定所述駁船系統。
8.如前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述降低駁船系統包括在與大體在 海床處或海床上設立的錨定裝置連接的牽引裝置中設立持久張力。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在風輪機的所述底座與所述配備的 離岸基礎接合之后相對于水平面進一步降低駁船系統的步驟。
10.如前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，駁船系統包括用于相對于所述基礎 調節待安裝的風輪機的水平及豎直位置的裝置。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述用于調節風輪機的水平及豎直位置 的裝置包括一個或多個起重系統。
12.一種風輪機系統包括風輪機和離岸基礎，所述風輪機包括與風輪機的底座連接的 過渡件且所述離岸基礎包括在基礎的上部的過渡件配對物，其中，所述過渡件與所述過渡 件配對物配備為相互接收并保持，且其中所述系統包括作用在所述風輪機過渡件、所述基 礎過渡件配對物、所述基礎與所述風輪機或它們的任一組合之間的諸如彈性體彈簧單元的 配接與荷載傳遞系統，以在安裝過程中吸收沖擊荷載。
13.一種駁船系統，其中所述系統包括駁船，所述駁船具有一個或多個豎直安置的風輪 機，其布置成用于運輸所述風輪機，所述風輪機至少包括風輪機塔架和安裝在所述風輪機 塔架頂部上的機艙。
14.如權利要求13所述的駁船系統，其特征在于，所述風輪機還包括安裝在機艙上的 轉子，所述轉子包括至少一個轉子葉片。
15.如權利要求13或14所述的駁船系統，其特征在于，所述系統包括適于相對于所述 駁船調節所述風輪機的水平及豎直位置的定位裝置。
16.如權利要求15所述的駁船系統，其特征在于，所述定位裝置包括一個或多個起重 系統。
17.如權利要求13至16所述的駁船系統，其特征在于，所述駁船系統包括作用在所述 駁船與連接至風輪機的底座的風輪機過渡件、配備為接收并保持所述風輪機過渡件的基礎 過渡件配對物、基礎與所述風輪機或它們的任一組合之間的例如彈性體彈簧單元的配接與 荷載傳遞系統，以吸收安裝過程中的沖擊荷載。
18.一種駁船系統，所述駁船系統配備為實現根據權利要求1至11任一所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種用于安裝離岸風輪機(5)的方法，包括以下步驟配備用于接收并保持所述風輪機的底座的離岸基礎(5)；將所述風輪機以大體豎直(直立)姿態從陸上位置移動至駁船系統(2)上的轉運位置；將所述駁船系統運輸至所述離岸基礎(5)的地點；將所述風輪機從所述轉運位置移動至所述駁船系統上的安裝位置；使所述風輪機的底座相對于所述基礎定位；以及相對于水平面降低駁船系統使得所述風輪機的底座與所述配備的離岸基礎(5)接合。
文檔編號F03D1/00GK101903235SQ200880122301
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月22日 優先權日2007年12月21日
發明者A·博特賴特 申請人:維斯塔斯風力系統集團公司