刘会涛
广东精铟海洋工程股份有限公司 528244
摘要：本文讲述了KOE-01风电安装平台液压插销式连续升降系统的研发和使用情况，涉及到升降系统的总体方案、研发内容、和技术路线。
关键词：海上风电；安装平台；液压插销；连续升降系统
0 引言
在煤炭、石油、光伏，以及陆上风电等一次能源出现过剩的情况下，海上风电犹如一个尚未开掘的宝藏，成为能源产业投资新“风口”。在近年来政策引导下，我国风电布局将逐渐向中东部和南方地区转移，海上风电迎来发展机遇。海上风电建设对风电安装平台提出更高要求，风电安装平台市场前景广阔。KOE-01风电安装平台液压插销式连续升降系统只需普通自升式装置五分之一的时间即可完成平台升降和桩腿升降的作业工作。
1 风电平台简介
风电安装平台是将风机及其基础安装设备运送到风电场址的平台。风电安装平台具备一定的航速和操纵性,可以一次性运载多部风机,减少对本地港口的依赖。平台配备专门用于风机安装的大型吊车和打桩设备,还具有可以提供稳定工作平台的升降系统,可以在相对恶劣的天气海况下工作快。
2 升降系统简介
液压插销式连续升降系统的执行机构分别安装在平台的四条桩腿的固桩室内，动力由四套独立的液压驱动系统提供，通过中央控制台的控制，桩腿中的四组插销机构交替伸缩，配合提升油缸的伸缩，来实现整个桩腿的下桩、插桩、升平台、调平、降平台及拔桩动作。
图1 液压插销式连续升级系统
2.1升降系统的研发内容
升降系统设计应满足以下功能：确保系统有足够的动力克服泥土、砂石等阻力与平台自身的重力，将桩腿体插入（拔离）海床及平台的升降；桩腿在工作过程中，运行平稳，无卡滞现象；插桩(拔桩)过程中，液压执行机构将满足一定节距的行程要求；系统设计为自锁式桩腿液压升降系统，在各种工作及非工作状态下，系统可以实现自锁。通过操作计算机或中央控制台完成平台的升降作业。
2.2升降系统总体方案
根据KOE-01风电安装平台作业海域海况的参数，确定液压插销式连续系统结构的形式。平台的设计工作水深、工作载荷和风暴载荷等因素考虑举升系统的基本参数和结构形式，提出升降系统的总体方案：
（1）桩腿采用八菱形结构设计，满足平台主推的静载支撑及升降要求；
（2）执行机构包括升降滑座总成，液压插销总成、提升油缸、锁紧装置模块及润滑系统组成。提升油缸后耳环与船体连接的底座通过连接销铰接，前耳环与滑座总成通过连接销铰接，滑座总成中安装插销总成。
表1 液压插销式连续升级系统参数
2.3 升降系统的技术路线
（1）执行机构设计与有限元分析
执行机构中升降滑座总成，液压插销总成、提升油缸、锁紧装置模块的设计。执行机构连续升降的原理研究，执行机构的结构分析及三维模型建立，利用ANSYS软件对升降系统的主要部件进行有限元分析，验证升降系统设计的合理性，提高危险零部件的安全性和可靠性。
（2）液压系统设计与计算校核
液压系统原理图设计、液压元件选型计算、液压系统泵站设计、液压系统管路布置设计等。利用AMESIM软件对液压系统进行建模仿真，在预测出系统性能的同时进行优化设计。同时考虑平台远离陆地工作，液压站中需要对泵组备份设计。
（3）电气控制系统设计
控制系统硬件结构设计、控制系统元件选型、PLC程序设计、控制系统界面设计等。电控系统主要包括中央控制站、机旁控制站、泵站控制站和泵站控制柜等部件。
升降功能需控制平台四条桩腿的自动、半自动、手动升降控制。其中，升/降平台及升/降桩腿等工况下的操作可使用自动、半自动、手动控制，拔桩/压桩工况仅能使用半自动控制。各桩腿既可以联动，也可以单动。
3 升降系统的创新点
（1）环梁分体设计形式：独立的升降滑座替代传统的整体环梁机构，避免了因整体环梁在升降作业时由偏载不均造成的卡滞；
（2）固桩室顶部浮动式锁销机构，在桩腿处于倾斜状态时可起到自动分配插销的受力状态作用，浮动机构的设计，为了弥补桩腿销孔的制造开孔误差，最大限度的均匀各插销装置的受力，减少升降装置步进动作时的冲击。
（3）各个桩腿之间油缸同步动作：全船共四条桩腿，每条桩腿中安装四个升降滑座，每个滑座连接三只液压油缸，其中一只液压油缸活塞杆外置行程反馈元件，并且液压系统具有比例调节功能，通过液压与电气行程的闭环控制，PLC程序中对四个桩腿中的四个滑座行程信号做对比，可实现全船桩腿油缸的同步动作功能。
4．结语
升降系统作为海上自升式平台中的最关键设备之一，其性能的优劣直接影响平台的安全。该液压升降系统工作性能平稳，在工作及非工作各种状态下，具有多重安全保护措施，能够保证平台在升降操作及海上作业安全，该系统已在KOE-01风电安装平台及多功能自升式平台中应用。
参考文献:
1 赵亚楠，郝军，汪莉，王辉，高嵩，王立权.自升式风电安装船桩腿及升降现状与发展.船舶工程.2010
2 唐蔚平，裘继承，薛雷刚 自升式海上风机安装平台桩腿升降系统设计广东造船 2014
3 秦琦 海上风机安装船的发展 中国船检 2010
作者简介：刘会涛，男，1981年9月生，广东精铟海洋工程股份有限公司，机电一体化专业；
论文作者:刘会涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/10
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