一种分体结构张力腿风机平台安装方法与流程

本发明涉及深远海海上浮式平台安装技术，尤其涉及一种分体结构张力腿风机平台安装方法。

背景技术：

1、目前随着近海风电资源的大幅减少，海上风电项目逐渐向深远海方向发展，漂浮式风电平台已经成为深远海风电开发的主流装备，而随着行业内对浮式风电平台风机容量和发电效率的增加，以及单位兆瓦钢结构重量要求的大幅降低，张力腿风电平台以其更好的运动性能、吃水浅、尺度小、轻质稳定的结构形式逐渐成为继半潜式浮式风电平台之后更佳的选择。张力腿风机平台一般由风机系统、浮体结构、张力筋腱和系泊锚固系统组成。张力腿平台通过自身排水体积远大于浮力，将多余部分作为系泊链(缆)的预张力并作用在张力腱，保证张力腱处于张紧状态，始终保持风机平台与海底锚固基础连接以保持张力腿风机平台的稳定性。

2、张力腿风机平台安装与调试对平台运行的稳定性和安全性至关重要，也关系到整个海上施工的成本。一般的张力腿平台底部安装张力筋腱时，先将海底锚固装置安装完成，再将海底系泊缆或者系泊链安装完成并利用浮力球辅助漂浮在海水面定位，之后风机系统和浮体结构一体化拖航到系泊点位置完成系泊链与浮体结构的回接，接着通过调整浮体压载舱的压载水量实现张力腱的连接安装，最后通过对整体压载的调平，逐渐调整张力腱的张紧力，通过张力监测使平台达到工作吃水线，张力腱达到预张紧力。由于一般浮体结构的尺度较大导致压载较大，压载操作时间过长，同时通过压载水来调整张力腱预紧力比较困难，精度难以控制，调整操作过程较长，安装效率降低，增加了安装风险。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，针对水深60米及以上深远海海域的张力腿风机平台安装时浮体压载时间长、安装效率低、安装风险大的不足，本发明提供一种能减少浮体压载操作时间，提高安装效率，降低安装风险的分体结构张力腿风机平台安装方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

3、一种分体结构张力腿风机平台安装方法，其特点在于，所述张力腿风机平台包括风机系统、浮体系统、多组张力腱支撑装置、多组系泊锚固系统，每个张力腱支撑装置包括作为辅助压载吃水装置的分体结构，所述分体结构的顶部设置装配锁紧机构，底部设置顶部系泊连接机构，所述装配锁紧机构包括螺纹杆机构和螺纹杆锁紧装配机构，所述螺纹杆机构上安装所述螺纹杆锁紧装配机构，所述顶部系泊连接机构包括从上至下依次连接的顶部万向节卸扣、顶部锚链段及主系泊缆绳；每个系泊锚固系统包括从上至下依次连接的底部锚链段、底部卸扣和海底锚桩；每组张力腱支撑装置包括多个张力腱支撑装置，每组系泊锚固系统包括多个系泊锚固系统，所述张力腱支撑装置与所述系泊锚固系统一一对应，所述张力腿风机平台安装方法包括：

4、第一步：将风机系统与浮体系统在码头完成吊装及对接安装形成风机浮体，调试完成后待拖航到工作海域准备与张力腱支撑装置装配连接；

5、第二歩：在第一步完成之前，将系泊锚固系统的海底锚桩通过海底打桩作业定位到海底面，以备张力腱支撑装置的缆绳回接；

6、第三歩：将每组张力腱支撑装置用钢丝绳捆绑在一起，利用工程船运输到工作地点，在用船上吊机吊装下放至海面后，用辅助系泊缆绳将张力腱支撑装置拴在工程船系缆桩上，防止张力腱支撑装置漂走，接下来对分体结构内舱室打压载使张力腱支撑装置下潜至浮体系统工作吃水位置处的最下端，利用水下机器人联合水下操作作业将张力腱支撑装置的主系泊缆绳与系泊锚固系统的底部锚链段装配，完成张力腱支撑装置上张力腱与位于海底的底部锚链段回接连接，之后将分体结构内压载舱压载卸载，使分体结构开始上浮，逐渐拉紧主系泊缆绳到拉伸状态，完成张力腱第一次预张紧；

7、第四步：将第一步合拢形成的风机浮体拖航到工作地点，之后对浮体系统快速打压载到工作吃水附近为止，根据张力腱支撑装置的位置，利用辅助系泊缆绳穿过风机浮体上的螺纹装配孔，初步将各组分体结构与风机浮体对应安装位置定位，抽走辅助系泊缆绳，通过水下辅助作业将张力腱支撑装置上的螺纹杆机构对接插入风机浮体上的螺纹装配孔并用螺纹杆锁紧装配机构进行初步螺纹锁紧装配，再类似地装配其它位置的张力腱支撑装置，待所有张力腱支撑装置的张力腱与风机浮体装配完成以后，逐步释放浮体系统压载舱中的压载，直到张力腱第二次预紧到接近最终预张紧力附近停止，即完成整个张力腿平台的张力键安装连接。

8、本发明采用分体结构作为辅助压载吃水装置，使得浮体系统的主尺度小，容易快速压载水下潜，减少浮体系统压载操作时间；本发明具体安装时，分体结构自身作为辅助浮力装置，先打压载带着顶部锚链段及主系泊缆绳下潜并与事先安装的底部锚链段和海底锚桩通过连接扣连接，分体结构代替原有的辅助浮力球直接将分体结构内的压载排空达到张力腱第一次预张紧状态，之后再压载风机浮体的浮体系统下潜并与分体结构连接安装，接着调整浮体系统内压载达到接近张力腱预张紧状态前，最后通过控制分体结构上部装配锁紧机构中螺纹杆机构和螺纹杆锁紧装配机构中的螺纹调整，来实现精确控制张力腱预张紧力的状态。该种安装方法压载调整时间较传统方法短、施工安装风险低，特别能够较为精准地调整张力腱的预张紧力，降低了海上施工时间和施工成本以及后期的张力腿平台运行后的运维成本，最终保证张力腿平台的运行安全。

9、优选的，所述第一步和第二、三步基本同时进行，并且第三步完成之后，风机浮体拖航到位。为提高工作效率和节约海上安装成本，第一步完成时间与第三步完成时间的间隔少于1天。

10、优选的，所述码头选择地点尽量距离风机平台作业地点近，便于风机浮体一体化拖航。

11、优选的，所述主系泊缆绳的上、下两端均采用连接扣与两端锚链卡扣连接。

12、优选的，所述主系泊缆绳经顶部锚链段、顶部万向节卸扣连接所述分体结构。

13、优选的，每组张力键支撑装置利用工程船辅助运输到工作地点并吊装下水后，用辅助系泊缆绳绑定在工程船系缆桩上，以防止分体结构漂走。

14、优选的，所述第三步中，所述分体结构内压载舱在工程船的辅助下进行打压载下潜工作，下潜到工作水深高度，并通过辅助缆绳与工程船绑定以防止漂走。

15、优选的，所述第三步中，张力键支撑装置的主系泊缆绳连接后，利用工程船卸掉分体结构内全部压载，达到张力键第一次预张紧状态。

16、优选的，所述第四步中，浮体系统打压载到工作吃水线上面或下面一个很小的高度范围内，所述高度范围小于螺纹杆机构的管螺纹穿出浮体系统的高度，以便于分体结构上装配锁紧机构的螺纹杆机构的初步定位和与浮体系统上固定螺纹孔的装配。

17、优选的，所述第四步中，浮体压载系统卸载到工作吃水高度附近时，通过局部调整管螺纹精确调整张力腱张紧力达到张力腱最终张力状态。

18、优选的，所述主系泊缆绳的上下两端均采用连接扣与两端的顶部锚链段、底部锚链段卡扣连接，便于水下操作，提高连接效率。

19、优选的，所述主系泊缆绳的上端部通过顶部锚链段连接顶部万向节卸扣，耐磨性良好，防止了主系泊缆绳与顶部万向节卸扣直接连接，降低了主系泊缆绳被磨损的风险。

20、优选的，所述分体结构上辅助缆绳穿过风机浮体的螺纹孔往上辅助每组分体结构与风机浮体的初步定位，待每组分体结构靠近平台浮体后，释放辅助缆绳并水下作业管螺纹对中与浮体基础装配并装配分体结构上部螺纹锁紧机构。

21、优选的，所述一体化风机与分体结构张力键回接后，通过继续释放浮体内的压载调整张力腱到第二次张紧状态，基本接近最终预张紧状态，最后采用微调各组分体结构顶部螺纹深度来精确控制达到张力键最终预张紧状态。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、(1)本发明的分体结构可以作为辅助压载吃水装置，使浮体基础的主尺度小，容易实现快速压载水下潜，减少浮体系统压载操作时间；

24、(2)本发明的分体结构自身可以作为辅助浮力装置，先打压载下潜完成与底部锚桩连接后代替辅助浮力球再排空压载达到张力腱第一次预张紧状态，之后再压载风机平台下潜与分体结构安装后调整浮体内压载达到接近张力腱预张紧状态前，两次打压载下潜安装有利于张力键的预张力的过程调整及最终状态调整；

25、(3)本发明通过控制分体结构上部的螺纹装配锁紧机构中的螺纹调整，来实现精确控制张力腱预张紧力的状态，操作方便，容易实现；

26、(4)本发明压载调整时间较传统方法短、施工安装风险低，特别能够较为精准地调整张力腱的预张紧力，降低海上施工时间和施工成本以及后期的张力腿平台运行后的运维成本，最终保证张力腿平台的运行安全。

27、(5)本发明可针对水深60米及以上深远海海域的张力腿风机平台开展安装作业，可以广泛应用到中国南海、东海等深海海域张力腿风电平台安装领域。