簡介
海上風機安裝基本都是由自升式起重平臺和浮式起重船兩類船舶完成的,船舶可以具備自航能力也可以是非自航。單獨或聯合採用何種方式安裝取決於水深、起重能力和船舶的可用性。其中聯合安裝比較典型的方式是由平甲板駁船裝載風機部件或者單基樁拖到現場,再由自升式平臺或起重船從平板駁船上吊起部件完成安裝或打樁。
早期的安裝船都是借用或由其他海洋工程船舶改造的,但隨著風機的大型化,小型船舶無法滿足起重高度和起重能力的要求。
近年來歐洲多家海洋工程公司相繼建造和改造了多條專門用於海上風機安裝的工程船舶。安裝船舶的大型化也是一個趨勢,專門的風車安裝船一次最多可以裝載10 颱風機。
以下按照船型和適用的工作海域將海上風車安裝船舶作分類比較。
風電安裝船類型1起重船
起重船通常具備自航能力,船上配備起重機,可以運輸和安裝風車和基礎。
起重船除在過淺區域需考慮吃水外其餘區域不受水深限制,且多為自航,在不同風機位置間的轉移速度快,操縱性好,使用費率很低,船源充足,不存在船期安排問題。
但起重船極其依賴天氣和波浪條件,對控制工期非常不利,現已較少使用。但在深海(大於35m) 條件下由於無法使用自升式平臺/ 船舶進行安裝,故仍須使用起重船。
與近海小型起重船相比,雙體船船型具有穩性好、運載量大、承受風浪能力強的優點,目前也開始應用在海上風機安裝中。
2自升式起重平臺
自升式平臺配備了起重吊機和4~8 個樁腿,在到達現場之後樁腿插入海底支撐並固定駁船,通過液壓升降裝置可以調整駁船完全或部分露出水面,形成不受波浪影響的穩定平臺。在平臺上起重吊機完成對風機的吊裝。
駁船的面積決定一次性可以運輸的設備的數量,自昇平臺沒有自航設備,甲板寬大而開闊、易於裝載風機。對於單樁式基礎的安裝,只需在平臺上配備打樁機即可。
由於不具備自航能力,自昇平臺需由拖船拖行,導致其在現場不同風機點之間轉場時間較長,操縱不便,且需要平靜海況。自升式起重平臺是目前海上風電安裝的主力。
3自航自升式風機安裝船
隨著風機的不斷大型化以及離岸化,起重能力和起重高度的限制以及海況的複雜化使得傳統的起重安裝船舶無法滿足需求。在這種情況下,出現了兼具自升式平臺和浮式船舶的優點,專門為風機安裝而設計與建造的自航自升式安裝船。
與之前的安裝船舶相比,自航自升式安裝船具備了一定的航速和操縱性,可以一次性運載更多的風機,減少了對本地港口的依賴。船舶配備專門用於風機安裝的大型吊車和打樁設備,具有可以提供穩定工作平臺的自升裝置,可以在相對惡劣的天氣海況下工作,且安裝速度較快。
4樁腿固定型風車安裝船
樁腿固定型風車安裝船是自航自升式風車安裝船與起重船之間的一種折中方案。其通常由常規船舶改建而成,尺度小於專門建造的安裝船,樁腿為改建中安裝。在作業工程中船體依然依靠自身浮力漂浮在水中,樁腿只起到穩定船體的作用。
5離岸動力定位及半潛式安裝船
目前主要用於海上石油開發。動力定位安裝船可以在除淺水區域外的任何水深條件下作業,安裝效率高,但易受天氣因素制約。半潛式動力定位安裝船在理論上是性能最優的,但其建造和使用成本過高,尚未在風機安裝中採用。
發展歷史
龍源振華1號-第1代風電船
龍源振華二號-第二代風電船
第三代風電安裝船
新型風電安裝船
我國自主建造風電船-三航風華
“三航風華”號集大型設備吊裝、風電設備打樁、安裝於一體，可在水深40米以內的泥砂質海域作業。採用4條圓柱形樁腿，單腿最大提升力3500噸，最大支撐力 7000噸，配備1000噸及360噸繞樁式全迴轉起重機各1臺，起重能力屬國內一流、升降系統先進、功能全面，是專業的海上風電施工平臺。
去年因為樁腿設計問題造成樁腿內沖洗裝置故障，曾到舟山船廠進塢維修，振華專門對此沖洗裝置進行了改造。
功能設計考量
所需功能
關鍵技術
風電船相關法規，要求
風電船建造結構研究重點
船體結構應力分析
船體動態有限元分析
風電安裝船主要設備選型
風電船配電系統及負荷冗餘
船上用電由6套發電機組供電，發出電分配到所有的推力器，詳見上圖。六臺柴油發電機向三套690 VAC母線饋電。每套母線之間，有兩個匯流排斷路器，當DP2運行時，斷路器保持常開。而當DP1運行時，可關閉所有斷路器。
DP功率限制：當船舶採用IBJS或DP模式運行時，DP系統連續限制推力器的功率，防止超載。
工程作業設備冷卻水及電力冗餘
海水吸口泵塔
相關船用軟件需具有功能-SEACOS MACS3.NET
起重機模塊
積載模塊
海水綁紮模塊
風力計算
升船模塊
自存安全模式
計算穩性和縱向強度
舒適靈活地輸入艙櫃、貨艙數據和常數項
計算排水量、載重噸、吃水差和吃水
由於海水密度引起的吃水修正
吃水差和吃水的圖形顯示
完整穩性，包括IMO A. 749或其他規則的GM
多種GM極限曲線（包括SOLAS規定的破損準則）
結果包括GZ曲線、氣象準則、橫傾角、多種幹舷模式、夏季靜水力學條件
考慮由風引起的慣量、橫搖、剪力、彎矩及扭矩（適合時）
計算剪力與彎矩，並與規定的帶報警器的肋骨處的極限值進行比較（海上和港內）
剪力與彎矩的最大值及其實際值
彎矩和剪力的最大百分比值
縱向強度結果、縱向艙壁處剪力修正的圖形表示（如需要）
顯示船舶當前狀況的艙櫃分佈圖的圖形表述
撓度計算、由於撓曲、螺旋槳浸水和淨高引起的吃水修正
壓載艙引起的縱傾、橫傾、穩性及應力優化
顯示和打印出裝載狀況、計算結果和水尺計重
保存和加載裝載狀況、在線幫助
按最小值/最大值檢查警告值（例如吃水差、吃水、GM）
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