[发明专利]离岸风力涡轮机安装装置

说明书

本发明描述了一种离岸风力涡轮机安装装置（1、2、3、4），包括：提升组件（1），其被实现成在浮动安装船（3）与风力涡轮机组件（5）之间吊装悬吊负载（L），所述提升组件（1）包括由浮动安装船（3）支撑的起重机（10）；传感器装置（2），其被实现成至少感测所述浮动安装船（3）的运动（RX、RY、RZ；V）；以及控制器（4），其被实现成基于所感测的安装船运动（RX、RY、RZ；V）来控制提升组件（1）的元件（12A、13A、151A、152A），以调节悬吊负载（L）相对于风力涡轮机组件（5）的位置。本发明还描述了一种在浮动安装船（3）和离岸风力涡轮机组件（5）之间吊装负载（L）的方法。

技术领域

本发明描述了一种离岸风力涡轮机安装装置；以及一种在浮动安装船与离岸风力涡轮机组件之间吊装负载的方法。

背景技术

为了建造诸如风力涡轮机的离岸设施，通常使用自升式船将相关部件运输到安装地点，并且使用自升式船作为相对稳定的基部，从该基部操作起重机以将重型部件吊装到适当位置。例如，自升式船可以将塔架区段、机舱、发电机、转子叶片等运输到安装地点。在一系列提升操纵中，部件被吊装到适当位置并被连接。该过程会由于若干个因素而变得复杂。然而，不仅一些部件笨重且还易于损坏（例如转子叶片），而且一个部件与已经部分安装的风力涡轮机的连接会由于大风、由于自升式船的任何固有不稳定性以及由于已经部分安装的风力涡轮机的运动而变得困难。当负载被风冲击并且目标也由于风或水流负载而摇摆时，将悬吊的负载与其目标对准——例如，将悬吊的转子叶片的根端与毂盖（spinner）或毂上的变桨环对准——会是非常困难的。

当安装地点在相对深的水中时，这些问题甚至进一步加剧。迄今为止，许多离岸风电场位于相对靠近海岸的位置，并且30 m范围内的水深已经是常态。在这些水深处的相对良好的土壤条件允许自升式船的支腿穿入海床至足够的深度，使得自升式船在安装过程的持续期间内被“锚定”。然而，当安装地点进一步离岸并且在更深（60 m或更深）的水中时，土壤条件可能使得自升式船的支腿不能穿入至足够的深度。如果自升式船的支腿不是针对这种水深设计的，则将它们过度延伸以到达并穿入海床可能导致不稳定的设置。此外，在这种远程离岸风电场中的风力涡轮机的塔架可达到超过100 m的高度，甚至可能超过140 m，这造成了进一步的问题，因为用于将部件吊装到适当位置的任何起重机必须能够延伸超过该高度，从而增加了系统的整体不稳定性。

深水、恶劣的土壤条件和不稳定的自升式船的组合会显著延长安装过程，从而增加建造风电场的总成本。当然，这种成本并不限于安装过程。涉及转子叶片或发电机的更换的任何维护步骤也将需要使用这种自升式船和起重机，并且也将遭受相同的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在离岸风力涡轮机位置处吊装重型风力涡轮机部件的改进方式。

该目的通过本发明的离岸风力涡轮机安装装置；通过本发明的在浮动安装船和离岸风力涡轮机组件之间吊装负载的方法；以及通过本发明的计算机程序产品实现。

根据本发明，离岸风力涡轮机安装装置包括实现成在浮动安装船与风力涡轮机组件之间吊装悬吊的负载的提升组件，该提升组件包括由浮动安装船支撑的起重机；传感器装置，其被实现成至少感测浮动安装船的运动；以及控制器，其被实现成基于所感测的安装船运动来控制提升组件的元件，以调节悬吊的负载相对于风力涡轮机组件的位置。

浮动安装浮动船应理解为简单地在水上浮动的安装船，即，其不使用任何自升式支腿或立柱来稳定船甲板。除了围绕一根、两根或三根轴线旋转之外，浮动船还可经历沿一个、两个或三个方向的平移。浮动船在这六个自由度的任何组合中的不稳定运动使得基本上不可能预测悬吊的负载的行为。为此原因，在离岸设施的组装期间，浮动安装船仅已在相对浅的水（30-40 m）中使用，例如以将夹套结构提升到适当位置，或者将已经组装的（相对小的）风力涡轮机提升到先前放置的支撑结构上的适当位置。然而，由于这种浮动船的许多自由度导致的困难，浮动安装船尚未在深水中用于离岸风力涡轮机的组装。