上海交通大学学报 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (6): 631-641.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.237
所属专题: 《上海交通大学学报》2023年“船舶海洋与建筑工程”专题
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谢斯泓1, 赵永生1,2(), 许移庆3, 何炎平1, 韩兆龙1,2, 许玉旺1,2
收稿日期:
2022-06-24
修回日期:
2022-07-26
接受日期:
2022-07-27
出版日期:
2023-06-28
发布日期:
2023-07-05
通讯作者:
赵永生
E-mail:yongsheng@sjtu.edu.cn.
作者简介:
谢斯泓(1997-),硕士生,现主要从事风力机和无人船研究.
基金资助:
XIE Sihong1, ZHAO Yongsheng1,2(), XU Yiqing3, HE Yanping1, HAN Zhaolong1,2, XU Yuwang1,2
Received:
2022-06-24
Revised:
2022-07-26
Accepted:
2022-07-27
Online:
2023-06-28
Published:
2023-07-05
Contact:
ZHAO Yongsheng
E-mail:yongsheng@sjtu.edu.cn.
摘要:
近年来,海上风力发电呈现加速大型化发展趋势,安装海域不断向深远海拓展.然而,深远海域环境条件恶劣,传统叶轮吊装技术面临诸多限制.相比之下,单叶片吊装技术在安装效率、安全性等方面具有显著优势,逐渐成为新的研究热点.从海上风力机单叶片吊装的特点和难点出发,调研并汇总叶片吊具、单叶片吊装动力学仿真和吊具主动控制技术等相关设备和关键技术的研究现状.其中,以主动控制技术为核心研发新型单叶片吊装设备和吊装方法是深远海巨型风力机安装技术突破的重要一环.最后根据海上风力机单叶片吊装对接技术的发展趋势和前景,分别介绍具有动力定位功能的单叶片吊具和双抱箍垂直叶片安装辅助装置等概念设计,有望解决深远海巨型风力机安装难题.
中图分类号:
谢斯泓, 赵永生, 许移庆, 何炎平, 韩兆龙, 许玉旺. 大型海上风力机单叶片吊装对接技术综述[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(6): 631-641.
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表1
不同叶轮安装模式对比
吊装方式 | 占用甲板 | 吊装风 速要求/ (m·s-1) | 吊装安全性 | 对接次数 | 国内外实际应用 |
---|---|---|---|---|---|
叶轮整体 吊装 | 需预留较大甲板面积进行叶轮拼装和装载 | 8~10 | 需进行叶轮翻转,受风载荷大,危险性偏高 | 1次(轮毂-机舱对接) | 丹麦Middelgrunden;福清兴化湾二期;上海临港;江苏响水;珠海桂山 |
兔耳式吊装 | 占用一定甲板面积,装载效率一般 | 8~10 | 无需翻转,相对安全,起吊质量较大 | 2次(轮毂-机舱对接,叶片-轮毂对接) | 德国Meerwind;德国Innogy Nordsee;Belwind海上风电场 |
单叶片吊装 | 占用少量甲板面积,可一次搭载多台风力机 | 10~14 | 叶片专用吊具,缆风、引导绳系统,安全可控 | 3次(叶片-轮毂对接) | Nordsee Ost海上风电场;福建长乐;华能如东H3;福清海坛海峡 |
表2
国内外典型单叶片吊具技术参数对比
吊具 | 厂商 | 类型 | 叶片旋转 调节范围/ (°) | 最大平均 作业风速/ (m·s-1) | 特点 |
---|---|---|---|---|---|
LT1600 Blade Hawk | Liftra | 水平式 | ±5 | 12 | 夹持结构;微调倾角;自重15 t,最大载荷30 t |
LT975 Blade Dragon | Liftra | 旋转式 | -215~35 | 12 | 夹持结构;单点悬吊;最大载荷65 t |
LT5061 Blade Eagle II | Liftra | 旋转式 | -60~30 | 12 | C型结构,自重160 t,最大载荷60 t |
Simple C-yoke-Basic | Eltronic | 水平式 | 0 | 15 | C型结构;Eltronic C系列吊具基础 |
C-yoke-extented /tilt version | Eltronic | 旋转式 | -60~33 | 15 | C型结构;单点悬吊 |
SC-yoke | Eltronic | 水平式 | ±6 | 15 | C型结构;有夹持结构,辅助起重机配合可垂直叶片吊装 |
Janett lifting yoke | Siemens | 水平式 | 0 | 14 | 夹持和吊带结构;针对特定叶片 |
Rotor Blade Clamp-D | emaTech | 旋转式 | ±35 | 暂无数据 | 万向液压夹持垫;单点悬吊;最大载荷50 t |
10 MW海上风力机多功能吊具 | 上海锡华、 东方风电 | 旋转式 | -60~30 | 15 | C型结构;单点悬吊;额定载荷45 t |
50 t大兆瓦全角度单叶片吊具 | 巨力索具 | 旋转式 | -215~35 | 12 | 夹持结构;单点悬吊;额定载荷50 t |
D6/D7 MW全角度海上单叶片吊具 | 巨力索具、 上海电气 | 旋转式 | 360 | 12 | 夹持结构;单点悬吊;额定载荷35 t |
5 MW双向调节单叶片吊具 | 巨力索具 | 水平式 | 0 | 12 | C型结构;单点悬吊 |
V60/80全旋转海上单叶片吊具 | 金风科技 | 旋转式 | 360 | 12 | 夹持结构;单点悬吊 |
表3
单叶片吊装仿真技术研究现状汇总
文献 | 发表年份 | 主要工具 | 叶片模型 | 多体耦合 | 湍流风 | 主动控制 | 主要成果 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
[ | 2014 | HAWC2、 EllipSys3D | DTU 10 MW | 否 | 是 | 否 | 首次提出吊装模型;建立叶片风载荷计算模型;对比HAWC2和EllipSys3D计算结果 |
[ | 2015 | HAWC2、 ANSYS Fluent | DTU 10 MW | 是 | 是 | 否 | 首次建立吊装多体耦合模型;多工况叶片风载荷计算对比和参数敏感性分析 |
[ | 2018 | HAWC2、 MATLAB/Simulink | NREL 5 MW | 是 | 是 | 是 | MATLAB/Simulink开源模型和算法开发平台;缆风绳主动控制算法设计与验证 |
[ | 2018 | HAWC2 | NREL 5 MW | 是 | 是 | 否 | 叶片-轮毂对接机制仿真分析;首次结合风力机响应研究;基于极值理论的对接成功率研究 |
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