风机安装船液压自动升降系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着环保问题的日益突出和能源供应的紧张，风能作为一种清洁的、可再生的、前景广的新能源越来越受到重视，风力发电逐渐成为新能源技术中最具规模和最成熟的发电方式之一。据了解，风力发电的优势是不需要燃料、不占用耕地、没有污染和运行成本低。随着陆上风力资源被大规模地开发利用，海上风电因其具有风资源持续稳定、风速高、可利用率高、发电量大、不占用土地资源、风电场靠近经济发达地区、距离电力负荷中心近、风电并网和消纳容易等优点，得到了世界各国的青睐，从未来发展趋势来看海上风电场将是一块巨大的“蛋糕”。据欧洲风能协会预测，到2030年，海上风电装机量约占世界风电总装机总量的比例将提高至40%。海上风电的投资也从2008年开始保持快速增长，未来海上风电场的发展潜力非常巨大。

具体到中国而言，中国海上风能资源相当丰富，据中国可再生能源行业协会的研究报告估计，中国潜在的海上风能总量达到750gw。随着国家“十三五”规划落地，海上风电上网标杆电价以及《全国海上风电开发建设方案（2014 年～2016 年）》等文件的先后公布，我国海上风电发展的空间将进一步打开，并预计在未来的十几年里，海上风电总市场容量高达6 000 亿元，风机主机、海工装备企业将因此获得大量订单。

随着风机不断大型化以及离岸化，起重能力和起重高度的限制以及海况的复杂化使得传统的起重安装船舶已无法满足需求。在这种情况下，出现了专门为风机安装而设计与建造的自升自航式安装船，兼具自升式平台和浮式船舶的优点。以丹麦 knude. hansen a/s 公司开发的新一代风电安装船 blue ocean ships 为例，该船能够独立完成风机安装全过程，包括从打桩到连接件、塔筒安装以及最后机舱和叶片的组装，6 条桁架桩腿中即使其中一条桩腿出现问题，仍能够保持安全，其航速达到14 kn，有利于减少航行时间和增加操作时间。与其他类别的风电安装船相比，自升自航式安装船适用范围最广。但由于自升自航式安装船集多种功能于一体，所以相比其他类型的风电安装船，造价昂贵。

海上风机的运输和安装作为风电场建设的一个重要步骤，其各种装备的发展有望成为风能发电产业链上前景较为乐观的市场。海上风机的运输和安装一般依靠风机安装船完成，而风机安装船的升降系统是决定风机安装的一个关键所在。根据“十三五”规划，按照2020 年我国海上风电装机容量达到3 000万千瓦以及5 mw单机容量计算，至少需要 5 000 台海上风机。平均每年至少要安装1 000 台以上。如果按照每台风电安装船每年施工 9个月，每台机组吊装进退场一共需要 4 天，全年完成约60 台风机的安装能力计算，至少需要约16 艘风电安装船。这还未考虑基数逐渐扩大所带来的后期海上风电运维市场的需求。

2. 研究的基本内容与方案

通过收集、学习和研究国内外有关的资料及中外文献，研究风机安装船液压自动升降系统设计，讨论升降装置的重要组成部分及其作用，研究升降装置的液压系统设计，作出液压原理图、液压站和液压油箱的设计图，并运用solidworks软件完成液压集成块的设计。

本次设计的工作要求及流程：

液压自动升降系统主要应用于自升自航式风机安装船，升降系统主要由液压系统、环梁、插销以及桩腿上的销孔(齿孔)等部分组成。利用液压缸中活塞杆的伸缩带动桩腿上的环梁上下运动,用液压锁紧缸作用于锁紧销将环梁和桩腿锁紧使桩腿升降，再反向利用该原理实现平台的升降。

总体来说升降系统主要实现四个工况：桩腿下降控制、平台上升控制、平台下降控制、桩腿上升控制。

3. 研究计划与安排

3-4周 完成开题报告和英文文献翻译

5-7周 液压升降系统分析及其驱动方案，绘制系统原理图

8-10周 液压系统分析计算，以及液压元器件选型

4. 参考文献（12篇以上）

[1]秦琦.海上风机安装船的发展[j].中国船检，2010-5-15：78-81.

[2]张海亚,郑晨.海上风电安装船的发展趋势研究[j].船舶工程，2016,38（1）：1-7,30-31.

[3]秦亮，范闯，张超.海上风机安装船的市场前景[j].中国船检，2013-11:45-47.

[4]赵亚楠.海上自升式安装船环境载荷分析与桩腿驱动控制研究.哈尔滨工程大学，2012.