荷兰四面体公司的高升力起重机可以进行改造，以帮助现有船只安装更大的风机，并已为达到20MW以上的风机做好了准备。
总部位于荷兰鹿特丹的四面体公司开发了一种革命性的高升力起重机概念，用于12-20MW以上的机舱和叶片安装，适用于自升式改造和新建机组，并赢得了《Windpower Monthly》的2020年年度风机创新类别。
起重机发明者、四面体的联合创始人威尔科·斯塔文纽特领导着一个由7名内部专家工程师组成的专门团队。他回忆说，在附近的代尔夫特理工大学(TU Delft technological university)研究人员的支持下，他花了两年半的时间，把四面体的最初概念想法，变成了一个详细的、完全不同的起重机概念。荷兰海上风力发电场承包商Van Oord提供了技术支持，包括海洋知识和长期运营经验。
DNV GL去年夏天为四面体颁发了设计验证证书。该公司在2020年秋季推出了三款不同的起重机模型，每一款都专注于特定的风机/叶片级别和应用领域(见下文的Futureproof部分)。
该公司正在与潜在客户谈判，预计今年将销售第一批四面体起重机。经过两年的建设，第一批机组可能在2023年底或2024年上半年开始服役。
自海上风电行业早期以来，升级起重机以处理更高级别的涡轮机已成为一种经常性的做法。这说明，随着该行业的增长和地域扩展，围绕着快速技术和市场发展的复杂性和不确定性。
Stavenuiter表示:“对于即将到来的12-15MW级风机，这种成功的适应和优化循环现在可能已经达到了最终的技术极限。”“这些机器的特点是机舱重量更重，转子尺寸增加了50-60米以上，将它们推向了220-230米以上的新范围。
“安装这些庞然大物将不可避免地需要更大的起重机容量以及50米以上的额外起重高度。”
他补充说，大量来自海上油气行业的起重船将可用于安装所需的超大单桩下部结构，其质量可达2500吨。这意味着现有的2008/9年度自升式钻井平台将主要用于安装实际的风力涡轮机。
Stavenuiter认为，阻碍2008/9年度自升式钻井平台进一步升级的一个最大关键因素是，能否提供足够的提升高度来安装更大的涡轮机。目前，主要的限制因素是标准配备的变幅臂式起重机设计，这是一种围绕四个(或六个)自升式支腿之一建造的起重机类型，被称为环腿式起重机布局。
现在，这是一个近乎标准的组合，这种环腿起重机布局最初是荷兰海洋工程咨询公司GustoMSC的创新。1960年首次应用于Crowie起重机平台。
2012年，随着为Dong Energy(现为?rsted)和西门子(siemens)所有的A2Sea建造的第二代风力涡轮机安装船Sea Installer，这一概念再次被引入。与甲板起重机相比，它提供了最大限度的甲板空间和优越的起重机操纵性。A2Sea及其船舶于2017年被Deme集团收购。
变幅臂式起重机的一个主要特点是臂架基座的旋转点面向载荷，载荷和臂架自身质量必须同时起升。Stavenuiter说:“根据海洋工程的经验法则，由于吊杆在水平休息位置的长度，你不能将负载提升到高于船舶长度的高度。
“当然，人们也可以选择更长的吊杆，可以伸缩，可以折叠，也可以整节安装。然而，这样的替代方案会带来重量损失，从而影响最大负荷曲线。这包括实际有效载荷(包括索具工具在内的12-14MW机舱约850吨)乘以起重机轴和负载之间至少需要40米的距离。”
另一个固有的变幅臂式起重机的事实，他指出，甲板弯曲载荷之间的腿增加涡轮机的大小和质量。
例如，如果自升式起重机的船东决定将这种类型的起重机的能力从最初的水线以上120米处的1000吨增加到200米处的1250吨，那么扩大的起重机底座安装区域和桥腿之间的甲板部分必须同时加强。这种结构加固挑战通常通过增加更多的钢结构来解决，但这也意味着增加船体质量，减少有效载荷和更高的推进动力需求。
安装在类似尺寸的2008/2009自升式船舶上的四面体起重机的操作特性与前面的例子有很大的不同。首先，它将吊车变幅旋转点从绕臂式吊车自升式吊车腿的前面移到它的后面(后侧)，并且安装在更高的高度上。
“这种旋转点重新定位的唯一最重要的好处是，它大大降低了甲板弯曲荷载。通过四面体臂架组件的高效力流组合，现在可以提升12-15MW，甚至16- 20mw以上的吊舱和叶片。同时，它提供了大约50米的额外提升高度，同样没有增加甲板弯曲载荷。”Stavenuiter观察到。
实际的四面体是起重机的主要中心元素，一个三角形的结构，有两个最短的边，格子钢，和最长的，“闭合”的边由两个高强度，轻量化的等长的芳纶电缆组成。芳纶吊坠的整合是与Fibremax公司密切合作的结果，Fibremax是一家荷兰公司，已经为海上起重机生产了几款经过Lloyds和DNV GL认证的芳纶吊坠。
全四面体总成取代了传统的俯仰吊杆。Stavenuiter补充说，因为它的底部由两个向旋转点加宽的钢网臂组成，所以它“天生”是围腿的。
“我们可以进一步消除缆绳绞车进出的多根长而重的钢缆，从而在起重机吊装作业期间实现吊杆的循环上下运动。这个过程被一个新的四面体函数所取代，在这个半垂直固定位置的栅格钢梁中包含了一个电缆绞车，它提供了与四面体集成绞车的紧密多电缆连接(见下文)。”
再次，这允许装配再次向上和向下移动，其中尖端部分遵循一个环形路径，类似于转臂式。两个带吊钩的电动绞车最终安装在上部四面体钢格栅上，用于附加和精确安装负载。
Stavenuiter解释说，作为一种固有的安全特性，该系统的布局可以防止带负载的臂架向后摆动，并通过垂直起重机的旋转轴。这种向后摆的情况经常发生在变幅臂式起重机上，大多是在“意外失载”后直接发生的，可能会造成严重的损坏——甚至到起重机丢失的那一点。
整个四面体起重机系统本质上是一个三维机械结构，在很大程度上是由维度稳定的三角形组成的，带有消除弯矩的枢轴连杆和尽可能多的张力杆。
Stavenuiter解释道:“起重机的整体设计很简单，我们尽可能用高强度钢制成标准部件。但因为它是一个三维结构，计算是复杂和耗时的。典型的起重机分析是在2d – cad绘图和电子表格计算的支持下进行的，但对于四面体来说，这是低效的。”
正因为如此，该公司希望开发专门的分析、控制、评估(ACE)软件工具，能够对所有主要元素进行自动计算。这种设置也允许四面体非常灵活，并将特定的客户愿望转化为专用的定制解决方案。
因此，专利四面体起重机创新可以积极促进许多早期安装船的继续部署，通常需要20至25年的活跃服务，以健全的业务案例。同样重要的是，它可以抵消未来能够安装下一代涡轮机的自升式平台的短缺，额外的50米以上的提升高度是关键因素。
Stavenuiter预计，至少在中短期内，基于当前潜在客户的兴趣，用四面体起重机改造现有船舶将代表公司的核心业务。
“因此，生产和起重机组装计划集中在鹿特丹，至少为改装市场服务。这是有道理的，因为新建船舶和配套的新型起重机的供应链主要在亚洲。主要的改装市场集中在欧洲，一些主要的分包商位于鹿特丹。预计美国离岸市场在未来几年也将蓬勃发展，许多“过剩”的美国油气船将可用。用四面体起重机对它们进行改造可以为我们提供另一个市场。”
面向未来——三个四面体起重机模型，准备用于20MW以上的涡轮机
最小的四面体型号25能够为新一代14-15MW涡轮机安装叶片，最高可达水面以上180米(AWL)。
更大的四面体45的规格允许安装12- 15mw以上的涡轮机舱，最大可达900吨，加上单叶片安装，最大可达高于海平面180米和300吨(包括起重和抓取齿轮)
该范围由四面体65 top模型完成，用于未来20MW以上的涡轮机，转子直径250米以上，但目前这种概念设计仅存在于纸面上。四面体预计这样的巨型吊舱质量在1100 – 1200吨范围内，而这个最大的起重机也提供了300吨的单叶片安装起重能力。
来源：每日风电
声明：本站部分文章及图片转载于互联网，内容版权归原作者所有，如本站任何资料有侵权请您尽早请联系jinwei@zod.com.cn进行处理,非常感谢！
