自升式风电安装船桩腿强度分析和优化

近年来,随着国内海上风电行业的蓬勃发展,市场对自升式风电安装船的需求日益迫切。桩腿是影响自升式风电安装船作业安全性的关键环节,桩腿设计也是自升式风电安装船的关键技术难点之一;而海上风电场的选址逐渐向离岸更远、水深更大的方向发展,客观上也对桩腿适应更恶劣海况条件的能力提出了更高要求。本文结合近年来多型自升式风电安装船桩腿设计经验,分析研究了桩腿总强度计算和优化的过程,及其与海况环境、作业条件、可变载荷等参数之间的相关性,为自升式风电安装船的桩腿设计提供了有效方法。     

自升式风电安装船桩腿强度分析和优化

近年来,随着国内海上风电行业的蓬勃发展,市场对自升式风电安装船的需求日益迫切。桩腿是影响自升式风电安装船作业安全性的关键环节,桩腿设计也是自升式风电安装船的关键技术难点之一;而海上风电场的选址逐渐向离岸更远、水深更大的方向发展,客观上也对桩腿适应更恶劣海况条件的能力提出了更高要求。本文结合近年来多型自升式风电安装船桩腿设计经验,分析研究了桩腿总强度计算和优化的过程,及其与海况环境、作业条件、可变载荷等参数之间的相关性,为自升式风电安装船的桩腿设计提供了有效方法。     

漂浮状态下自升式风电安装平台桩腿对接建造技术

现有的自升式平台均在船坞内完成桩腿拼接,但受大桥限高以及码头海域地基承载力不足等影响,自升式海上风电安装平台可能需要在漂浮状态下完成桩腿对接。针对此,开展自升式风电安装平台在浮态下的桩腿对接建造技术研究,给出相应的总体建造方案,在此基础上建立浮态桩腿对接建造工艺,以对后续平台和其他类似的平台建造提供参考。     

风电安装船桩腿液压提升装置安装工艺研究

桩腿是抱桩式安装船的制造关键点和难点,以500 t自升式风电安装维护平台桩腿液压提升系统为研究对象,开展桩腿液压提升系统安装工艺的相关研究。对平台桩腿液压提升装置中的升降油缸和导向装置制订了详细安装工艺并在总组场地完成了桩腿液压提升装置和桩腿的安装。实船应用表明:该工艺大大缩短了整个风电安装船的建造周期,为后续同类型平台的建造提供了工程经验。     

自升式风电安装船桩腿及升降系统现状与发展

综述了自升式海洋风电安装船的桩腿结构、升降系统组成及主要技术参数特征;通过对桩腿结构、升降系统及动力源进行对比,指出了未来海洋风电安装船桩腿及其升降系统的发展方向:即适应30m以上深水作业环境、升降速度更快、效率更高、具有更好的稳定性、可靠性,为进一步的设计研究指明方向和解决思路.     

绕桩吊式风电安装平台桩腿总强度设计

绕桩吊式风电安装平台较以往的风电安装平台具有吊幅大的特点,而桩腿强度对于自升式平台又至关重要。文章基于结构力学基本理论和船级社具体规范规则要求,借助三维有限元分析方法,对某型绕桩吊式风电安装平台桩腿强度进行屈服及屈曲校核,对于计算结果进行分析,对桩腿设计进行总结,为日后类似风电安装平台的桩腿设计提供参考。     

自升式平台板壳式桩腿设计

桩腿是自升式平台的关键部件,其设计强度不仅决定着平台的作业能力和相应环境条件的选取,而且是平台升降系统选型及其主要性能参数确定的重要依据。结合近年来海上风能开发的热点,以目前市场上主流的自升式风电安装平台为研究对象,结合其作业和功能特点,综合平台载荷工况的特征和强度要求,对桩腿截面型式的选取、内部环筋加强结构和桩腿桩靴连接区域结构的设计及插销孔的强度分析等关键技术进行深入研究。得到适用于柱型桩腿设计和强度分析的工程化方法,为此类结构设计提供参考。     

自升式平台板壳式桩腿设计与建造研究

桩腿是自升式平台的关键部件，其设计强度决定了平台的作业能力及相应环境条件的选取，同时也是平台升降系统选型及其主要性能参数确定的重要依据。本文结合近年来海上风能开发热点，以目前市场上主流的自升式风电安装平台为研究对象，结合其作业及功能特点，综合平台载荷工况特征及强度要求，针对桩腿截面型式的选取，内部环筋加强结构、桩腿桩靴连接区域结构设计及插销孔的强度分析等关键技术进行深入研究。并从建造流程、精度控制及焊接工艺出发，探讨了板壳式桩腿建造工艺，获得了适用于柱型桩腿设计方法及强度分析工程化方法，为此类结构设计提供重要参考，具有实际工程应用价值。     

媒体链接

正黄埔文冲H6008自升式风电安装平台顺利完成站桩试验4月1日,由中船黄埔文冲船舶有限公司为广东精铟海洋工程股份有限公司建造的H6008自升式风电安装平台在广州南沙龙穴造船基地顺利完成站桩试验,进入交船冲刺阶段,交付后将成为我国华南地区首座投入使用的自升式风电安装平台。该平台专门为风机安装而设计和建造,平台总长85.8 m,型宽40 m,型深7 m,桩腿高80 m,甲板面积约2 000 m~2,可     

航行工况下自升式风车安装船强度直接计算研究

自升自航式风车安装船为海洋工程专业特种船舶,在风机运输,安装中有很高的实际利用价值。采用直接计算法,对航行工况下自升自航式风电安装船的总强度进行评估。建立了船体和桩腿的有限元建模,基于三维势流理论对波浪垂直弯矩进行长期预报,得到风车安装船在典型装载工况下的设计波参数,将船舶在设计波中的重力、静水压力、水动压力、惯性力等施加到模型上进行直接强度分析,对航行工况下船体和桩腿的强度进行了校核。本文的计算方法及结果可为自升自航式风车安装船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,并且对同类工程船的设计开发具有指导意义。     

自升式海洋钻井平台桩腿的焊接与精度控制

主要介绍了SUPER-116E自升式海洋钻井平台桩腿和齿条预制及安装工艺,对桩腿和齿条的预制过程、安装方法及安装过程中的注意事项进行了全面总结和分析。     

液压销孔式升降系统结构分析

升降系统是自升式风电安装船的核心设备，其结构稳定性是其平台和桩腿顺利实现升降的保证。本文以某自升式风电安装船的液压销孔式升降系统为研究对象，采用有限元方法建立其部件的结构模型，给出结构分析的载荷及边界条件，并运用有限元分析软件Ansys对各工况下的受力与变形进行求解,对计算结果进行分析和评估。研究结论为升降系统的设计与制造提供了理论指导，并为此类结构受力的设计计算提供参考。     

自升式海上风电安装平台插桩深度计算方法

鉴于目前海上风机的安装主要借助自升式风电安装平台,为保证自升式风电安装平台吊装的安全性,开展平台插桩入泥深度的计算方法研究。考虑到相邻土层的影响,提出海底多层土极限承载能力的计算方法,并将其与实际施工记录及有限元分析结果相对比,验证该方法的准确性,为海上风电装备的施工提供参考。     

液压销孔式升降系统结构分析

升降系统是自升式风电安装船的核心设备,其结构稳定性是其平台和桩腿顺利实现升降的保证。文章以某自升式风电安装船的液压销孔式升降系统为研究对象,采用有限元方法建立其部件的结构模型,给出结构分析的载荷及边界条件,运用有限元分析软件ANSYS对各工况下的受力与变形进行求解,对计算结果进行分析和评估。研究结论表明,升降系统的结构强度满足规范要求,机械性能良好。此研究为升降系统的设计与制造提供了理论指导,并为此类结构受力的设计计算提供参考。     

绞车轴瓦应力对附加载荷的响应机理分析

自升式风电安装船是海洋风电安装工程中的重要装备,摩擦绞车升降装置与桩腿、船体构成了自升安装船独立的升降系统。在升降装置的作用下,绞车提供牵引力完成放桩、升船等动作。海上作业过程中环境载荷的不确定性会使作业过程绞车升降系统受附加工作载荷,从而导致工作绞车容易发生故障,给作业系统的安全、稳定运行带来巨大的隐患。本课题从海洋38#风电安装船的外部作用环境和实船绞车轴瓦的失效情况出发,基于支撑桩腿、船体与海洋环境间的相互作用机理,分别分析了绞车轴瓦应力对冲击和振动的响应关系,并采用柔性体有限元仿真和刚体动力学仿真分析的方法,分析了绞车作业过程中的附加工作载荷。同时根据分析结果绘制了响应关系坐标图,进一步研究了工作过程中绞车附加载荷与绞车滚筒支撑轴瓦失效的机理关系。     

600t风电安装平台液压升降装置及其安装工艺

升降系统是自升式风电安装平台的核心设备,文章基于600 t自升式风电安装平台,对液压插销式升降系统的系统组成、工作原理和主要性能参数进行介绍,并对其安装工艺进行分析.研究成果可为风电安装平台液压插销式升降系统的安装提供一定参考.     

海上吊物六自由度系统动力学特性分析

自升式风电安装平台由于作业臂长度的限制,在进行海上钻井和维修作业时会紧靠导管架平台。风电安装平台桩靴插桩过程中会排开大量土体,对临近平台桩基产生很大的挤压荷载。以某自升式风电安装平台和其临近固定平台为研究对象,探讨了风电安装平台桩靴入泥带来的挤土荷载与环境荷载的耦合作用对平台桩基强度的影响。分析结果表明,在靠近泥面一定范围之内,在进行导管架钢桩设计时必须考虑挤土荷载与环境荷载的耦合作用,以满足导管架平台桩基强度要求。     

一种新型坐底自升式平台插桩方法

依托一艘新型2 000 t坐底自升式海上风电施工平台,研究其相比传统的自升式平台和坐底式平台在插桩方式上的改进实践。分析坐底自升式平台的上船体、下浮体和桩腿之间的运动,并考虑采用结构重力快速压载的方式保证平台作业时插桩的稳定性。研究结果表明,新型坐底自升式平台在插桩时能躲避浪和流的袭击,当遇到较软或“硬-软-硬”的海底地层时,可降低插桩穿刺的风险和拔桩作业的难度。该研究可供特殊地质条件下的海上风电施工平台插桩作业的实施参考,能有效降低施工过程中的安全风险,并提高施工效率。     

自升式平台的水下检验

自升式平台是具有活动桩腿能够将其壳体升至海面以上的平台,它一般型宽较大,进坞和进出港都不方便,所以一般以水下检验代替坞内检验.自升式平台一般都是非自航的,对于作业于渤海地区的钻井平台,按其桩腿的不同可以分为两种.一种是齿轮齿条升降的桁架式桩腿,一般在其底部有一桩靴;一种是液压插销升降的圆柱型桩腿,这种桩腿底部有一半球形封底板或沉垫.因为平台主体和海底阀可在平台升起后完成检验,所以水下部分只有部分桩腿,及其同桩靴的连接部分,因此对自升式平台以水下检验代替坞内检验是比较经济的.     

大国重器——“铁建风电01”船

正"铁建风电01"船集自升式平台、自航运输、打桩施工、起重安装、动力定位、远洋调遣、近海作业、智能化施工管理等功能于一体,由中国铁建港航局集团有限公司投资打造,中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)设计,启东中远海运海洋工程有限公司建造,是中国首艘自主设计、建造,拥有完全自主知识产权的重型自升自航式风电安装船。"铁建风电01"船由船体、四桩腿、升降系统、起重和打桩系统组成,船首设置100人的甲板楼,具备8 MW及以下海上风机基础的打桩施工、塔筒吊装和风机安装能力,航区满足国际调遣与作业要求,甲