海上風(fēng)機一體化運輸安裝船起吊裝置研究.pdf

1、由于海洋風(fēng)能資源豐富，風(fēng)電技術(shù)的日益成熟，海上風(fēng)電是最具備大規(guī)模開發(fā)潛力和商業(yè)利用價值的可再生能源。海上風(fēng)機一體化運輸安裝船是能夠一次性運輸4臺6MW風(fēng)機整體的船舶，在船上設(shè)有風(fēng)機整體起吊裝置，可實現(xiàn)風(fēng)機的整體安裝。它與傳統(tǒng)的安裝方式相比，可同時運輸多臺整體式風(fēng)機，也可實現(xiàn)風(fēng)機的整體安裝，工序簡單，無需其它配套船舶，海上作業(yè)范圍廣，減少了海上風(fēng)電場的作業(yè)時間，大大提高了工作效率。
　　由于6MW風(fēng)機的尺寸大型化，因此在對風(fēng)機進行整

2、體運輸及起吊作業(yè)時，必需要設(shè)計一種既能固定風(fēng)機整體又能對風(fēng)機進行整體起吊的大型桁架結(jié)構(gòu)及起重裝置，而桁架的大型化必然導(dǎo)致船舶重心高度增加，使船舶的穩(wěn)性降低。因此本文的難點是在風(fēng)機作業(yè)桁架滿足風(fēng)機起吊高度和起重能力要求時，使船舶的重心降低、穩(wěn)性提高，同時也使桁架重量最輕。本文對海上風(fēng)機一體化運輸安裝船起吊裝置進行研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）本文根據(jù)對風(fēng)機一體化安裝的特殊要求，設(shè)計了能夠進行海上風(fēng)機整體運輸和起吊的操作方案；

3、完成了海上風(fēng)機起重裝置的總體方案設(shè)計，給出了起重機構(gòu)的基本參數(shù)；并設(shè)計了起重裝置中的起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)，對海上風(fēng)機的起升機構(gòu)和小車的運行機構(gòu)的主要零部件進行了計算和選型。
　　（2）根據(jù)小車運行機構(gòu)中零部件的計算和選型，設(shè)計了海上風(fēng)機側(cè)掛起重小車架結(jié)構(gòu)；根據(jù)海上風(fēng)機的作業(yè)要求，計算了側(cè)掛起重小車架的載荷；建立了風(fēng)機側(cè)掛起重小車架的有限元模型，對側(cè)掛起重小車架的滿載起升和小車的滿載運行起、制動兩種工況進行力學(xué)分析，得出小車架結(jié)構(gòu)

4、的整體受力情況和位移情況；根據(jù)分析后的結(jié)果，對小車架結(jié)構(gòu)進行改進，使小車架結(jié)構(gòu)在滿足強度和剛度的前提下，其重量比原來減輕45.6％。
　?。?）通過對海上風(fēng)機的運輸和起重狀態(tài)進行分析，設(shè)計了能夠固定風(fēng)機和起吊風(fēng)機的海上風(fēng)機作業(yè)桁架；計算了海上風(fēng)機作業(yè)桁架的載荷，同時建立了作業(yè)桁架的有限元模型，通過對作業(yè)桁架進行15種工況的受力分析，得出了作業(yè)桁架在不同工況下最大應(yīng)力和最大位移，其結(jié)果表明海上風(fēng)機整體作業(yè)桁架的最大應(yīng)力小于材料的許用

5、應(yīng)力，桁架的強度滿足要求。同時根據(jù)作業(yè)桁架的計算結(jié)果，給出了風(fēng)機起重裝置在進行海上作業(yè)時的一些使用建議。
　?。?）最后利用ANSYS軟件的優(yōu)化功能，對海上風(fēng)機作業(yè)桁架結(jié)構(gòu)進行尺寸優(yōu)化計算，得到了作業(yè)桁架結(jié)構(gòu)尺寸的最優(yōu)化方案。并對優(yōu)化后的作業(yè)桁架的強度和剛度進行了重新計算，分析結(jié)果表明作業(yè)桁架在保證強度和剛度的前提下，其重量比原來減輕8%。從而使得作業(yè)桁架的總重量得到了減輕，降低了制造成本，同時也提高了安裝船的穩(wěn)性，得到了比較滿意