專利名稱：自主安裝式海上升壓站結構及其安裝方法
技術領域：
本發明涉及一種海上升壓站的結構及其安裝方法，主要適用于海上風力發電等海洋工程領域。
背景技術：
在我國，海上風力發電是一個新興的產業，2007年以后我國開始逐步發展海上風力發電產業。我國海上風力發電產業尚屬起步階段，目前國內已建的海上風電場是將風力發電機所發的電能送至陸地，由陸上升壓站升壓后送入電網。隨著我國海上風力發電技術的發展，海上風電場離岸距離越來越遠、風電場規模越來越大，傳統的在陸上設置陸上升壓站的方式因為低壓輸電線損大、電纜的銅材消耗量大、費用高而不再合適，為了將海上風電場產生的電能安全可靠地、經濟地送到內陸，就必須在海上設置海上升壓站。海上升壓站就是將風力發電機所發的電能升壓至110kV、220kV或更高，然后通過高壓海底電纜送至陸地，再經高壓架空線送入內陸電網。
海上升壓站設置在海域，無法像陸上升壓站那樣逐層建設、逐個設備安裝，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，通過大型起重船整體起吊裝上駁船，由駁船運至安裝現場后，再由大型起重船從駁船上起吊，安裝于基礎上，由于海上升壓站整體結構尺寸大、重量大，需采用2000t級以上的大型起重船，而國內大型浮式起重船數量有限、費用很高，因此這種安裝方式對海況適應性較差、安裝費用高、 風險大。為減少成本，海上升壓站有進一步增大容量趨勢，海上升壓站的總體重量也進一步增加，當重量達到一地程度，國內的海上起重機就不能滿足其吊裝。隨著我國海上風電建設的大規模開展，海上升壓站將大量的建設，尋求一種安全、高效、費用低、對船機設備要求低的安裝方式是非常迫切。發明內容
本發明要解決的技術問題是針對上述存在的問題提供一種安全高效、費用省、對船機設備要求低的自主安裝式海上升壓站結構及其安裝方法。
本發明要解決的另一個問題是安裝過程中無需使用大型起重船，以減少大型起重船對海況的高度依賴，解決現有安裝方式中大型起重船無法在水深較淺的海域進行作業的問題。
本發明所采用的技術方案是自主安裝式海上升壓站結構，包括至少四根豎向且規則布置的鋼樁、固定安裝于鋼樁上方的導管架，以及安裝于導管架上的升壓站上部設備組塊，其中鋼樁下端深入海床以下的持力層內，其特征在于所述導管架頂端設有用于將所述上部設備組塊吊起的吊裝機構；所述上部設備組塊由分組塊I和分組塊II拼接合圍成環形，并同軸套設固定于導管架外圍。
所述分組塊II內設有用于調節其高程的調節壓水艙。
所述分組塊I和分組塊II之間通過螺栓或焊接方式連接成整體。
所述上部設備組塊的下部及四周防水密閉，四周設有防水窗，并在頂端均勻布置一組吊裝用吊耳。
所述上部設備組塊內布置有電氣、消防救生和暖通設備。
所述吊裝機構為布置于導管架主立柱及立柱間橫梁上的一組卷揚機或牽引機系統。
海上升壓站結構的安裝方法，其特征在于步驟如下a、在陸地上完成分組塊I、分組塊II和導管架的加工和設備安裝調試，然后利用駁船或拖船將導管架運至預定位置，沉放導管架；b、利用駁船或拖船將鋼樁運至導管架處，采用打樁船將鋼樁沿導管架的樁套管打入海床內，并利用灌漿或焊接將鋼樁與導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拖運至導管架處，使分組塊I鉗設于導管架外圍， 并臨時固定；d、將分組塊II牽引至分組塊I對應的開口處，并通過螺栓或焊接方式將兩者連接成環形整體式上部設備組塊，并套設于導管架外圍；e、撤去分組塊I與導管架間的臨時固定，并利用吊裝機構將上部設備組塊整體吊至設定位置，并通過螺栓或焊接方式安裝于導管架上。
所述步驟d中，當分組塊I和分組塊II存在高度差時，調整分組塊II內部調節壓水艙的蓄水量，使分組塊I和分組塊II位于同一高度，然后進行兩者的連接。
本發明的有益效果是I、導管架頂端設有吊裝機構，可以將海上升壓站上部設備組塊吊起，較之現有技術省去了大型海吊及相關輔助船只，一方面降低了對船機設備的要求和吊裝成本，另一方面也降低了現有技術中因海上作業時間長而出現風險的幾率。2、由于安裝過程中不需要采用大型起重船，避免了大型起重船對海況的高度依賴，從而解決了水深較淺海域升壓站安裝不便的難題。3、采用海上平臺常用的導管架基礎結構型式，相對浮托法安裝的導管基礎剛度較大，無需對導管架兩側進行處理，從而減少了工程量，降低了導管架基礎的造價。4、導管架、分組塊在陸地上加工和設備安裝調試后，利用自身產生的浮力，由拖船拖運至預定的位置進行安裝即可，較之現有技術省去了大型船只的使用，降低了運輸成本。5、運行結束后，可自主拆除，通過拖船運走，以便循環利用，經濟環保。


圖I是本發明的立體圖。
圖2是本發明中分組塊I的立體圖。
圖3是本發明中分組塊II的立體圖。
圖4是本發明導管架安裝完成后的結構圖。
圖5是本發明分組塊I鉗設于導管架外圍的結構示意圖。
圖6是圖5連接分組塊II后的結構示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實施例包括四根(數量根據受力情況確定)規則布置的鋼樁4、固定安裝于鋼樁4上方的導管架8，以及安裝于導管架8上的升壓站上部設備組塊。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，并且各鋼樁4在水平面上的投影為正方形的四個頂點。所述導管架8底端通過樁套管3與鋼樁4固定連接，頂端設有吊裝機構2，用于將升壓站上部設備組塊吊起至設定位置，然后將其安裝于導管架8 上(本例在導管架上部預留卡扣以便連接上部設備組塊)。所述升壓站上部設備組塊內布置有電氣、消防救生和暖通設備等，并且該上部設備組塊下部以及四周防水密閉，以保證拖運過程中不會有海水進入上部設備組塊內，四周設有防水窗9，頂端均勻布置一組吊裝用吊耳 10 ;所述上部設備組塊由分組塊I 5和分組塊II 6拼接合圍成環形，并同軸套設固定于導管架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開口相匹配的長方體形，并且在其內部設有用于調節其高程的調節壓水艙；所述分組塊I 5和分組塊II 6上均設有組裝導向連接卡扣，并通過螺栓或焊接方式連接形成整體式方環形上部設備組塊，兩者合圍成的正方體型缺口尺寸略大于導管架8的尺寸。
所述吊裝機構為布置于導管架8主立柱及立柱間橫梁上的一組卷揚機或牽引機系統，其數量由受力情況確定。
本實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和導管架8的加工和設備安裝調試，然后在海上利用駁船或拖船將導管架8運至預定位置，沉放導管架8 ；b、利用駁船或拖船將鋼樁4運至導管架8處，采用打樁船將鋼樁4沿導管架8的樁套管3打入海床內，并利用灌漿或焊接將鋼樁4與導管架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拖運至導管架8處，按設計要求卡位，使分組塊I 5鉗設于導管架8外圍，如圖5所示，然后利用導管架8上的吊裝機構和分組塊I 5 上的吊耳10，將分組塊I 5臨時固定于導管架8上。
d、利用分組塊I 5上的牽引設備及吊裝機構將分組塊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向臨時連接，然后通過螺栓或焊接方式將兩者連接成環形整體式上部設備組塊；此時上部設備組塊在浮力作用下漂浮于水面上，同時套在導管架8 外圍，如圖6所示。安裝時，若分組塊I 5和分組塊II 6存在高度差，調整分組塊II 6內部調節壓水艙的蓄水量，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與導管架8間的臨時固定，并利用吊裝機構2將上部設備組塊整體吊至設定位置，并通過螺栓或焊接方式安裝于導管架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。
權利要求
1.一種自主安裝式海上升壓站結構，包括至少四根豎向且規則布置的鋼樁(4)、固定安裝于鋼樁(4)上方的導管架(8)，以及安裝于導管架(8)上的升壓站上部設備組塊，其中鋼樁(4)下端深入海床以下的持力層內，其特征在于所述導管架(8)頂端設有用于將所述上部設備組塊吊起的吊裝機構(2);所述上部設備組塊由分組塊I (5)和分組塊II (6)拼接合圍成環形，并同軸套設固定于導管架(8)外圍。
2.根據權利要求I所述的自主安裝式海上升壓站結構，其特征在于所述分組塊II(6) 內設有用于調節其高程的調節壓水艙。
3.根據權利要求I或2所述的自主安裝式海上升壓站結構，其特征在于所述分組塊 I (5)和分組塊II (6)之間通過螺栓或焊接方式連接成整體。
4.根據權利要求I或2所述的自主安裝式海上升壓站結構，其特征在于所述上部設備組塊的下部及四周防水密閉，四周設有防水窗(9)，并在頂端均勻布置一組吊裝用吊耳 (10)。
5.根據權利要求I或2所述的自主安裝式海上升壓站結構，其特征在于所述上部設備組塊內布置有電氣、消防救生和暖通設備。
6.根據權利要求I或2所述的自主安裝式海上升壓站結構，其特征在于所述吊裝機構為布置于導管架(8)主立柱及立柱間橫梁上的一組卷揚機或牽引機系 >統。
7.—種如權利要求I所述海上升壓站結構的安裝方法，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)和導管架(8)的加工和設備安裝調試，然后利用駁船或拖船將導管架(8)運至預定位置，沉放導管架(8)；b、利用駁船或拖船將鋼樁(4)運至導管架(8)處，采用打樁船將鋼樁(4)沿導管架(8) 的樁套管(3 )打入海床內，并利用灌漿或焊接將鋼樁(4)與導管架(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)拖運至導管架(8)處，使分組塊I (5)鉗設于導管架(8)外圍，并臨時固定；d、將分組塊II(6)牽引至分組塊I (5)對應的開口處，并通過螺栓或焊接方式將兩者連接成環形整體式上部設備組塊，并套設于導管架(8)外圍；e、撤去分組塊I(5)與導管架(8)間的臨時固定，并利用吊裝機構(2)將上部設備組塊整體吊至設定位置，并通過螺栓或焊接方式安裝于導管架(8)上。
8.根據權利要求7所述的海上升壓站結構的安裝方法，其特征在于所述步驟d中，當分組塊I (5)和分組塊II (6)存在高度差時，調整分組塊II (6)內部調節壓水艙的蓄水量， 使分組塊I (5)和分組塊II (6)位于同一高度，然后進行兩者的連接。
全文摘要
本發明涉及一種自主安裝式海上升壓站結構。本發明的目的是提供一種安全高效、費用省、對船機設備要求低的自主安裝式海上升壓站結構。本發明的技術方案是自主安裝式海上升壓站結構，包括至少四根豎向且規則布置的鋼樁、固定安裝于鋼樁上方的導管架，以及安裝于導管架上的升壓站上部設備組塊，其中鋼樁下端深入海床以下的持力層內，其特征在于所述導管架頂端設有用于將所述上部設備組塊吊起的吊裝機構；所述上部設備組塊由分組塊Ⅰ和分組塊Ⅱ拼接合圍成環形，并同軸套設固定于導管架外圍。本發明適用于海上風力發電等海洋工程領域。
文檔編號E02B17/00GK102936888SQ20121044632
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者賈獻林, 俞華鋒, 孫杏建, 黃春林, 柳麗香, 馮衛江, 袁建平 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院