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自升式风电安装船技术与应用
作者:上海振华重工(集团)股份有限公司
出版社:上海科学技术出版社
出版时间:2019-01-01
ISBN:9787547842591
定价:¥268.00
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内容简介
本书主要分为11章四大部分:第1章阐述了自升式风电安装船的发展现状、市场需求类型及发展趋势,收集了大量的国内外有关自升式海上风电安装船的资料;第2~5章,阐述了自升式风电安装船的总体布置及主要参数、桩腿强度、浮态稳性、站立稳性、轮机系统及内外舾装等重要设计内容和风电船基本性能进行了研究和广泛的讨论,并阐述了风电安装船平台的设计原理和方法;第6~7章阐述了自升式风电安装船电气控制及液压控制两大重要控制系统,针对不同类型的自升式风电安装船配套形式,详细阐述了两大控制系统在设计和研究中的方法和研究成果;第8~11章阐述了自升式风电安装船起重机设计、抬升升降系统设计、动力定位系统及抱桩器等核心配套设备的设计内容进行了广泛的研究讨论。
作者简介
上海振华重工(集团)股份有限公司(ZPMC)是重型装备制造行业的知名企业,为国有控股A、B股上市公司,控股方为世界500强之一的中国交通建设股份有限公司。公司前身是成立于1885年的公茂船厂,历经百余年的发展,于2009年正式更名为振华重工。公司总部设在上海,并在上海本地及南通等地设有10个生产基地,占地总面积1万亩,总岸线10公里,其中深水岸线5公里,承重码头3.7公里,是全国也是世界上的港口机械重型装备制造商。公司拥有25艘6万吨~10万吨级整机运输船,可将大型产品跨海越洋运往全世界。公司主营业务分为八类:港口用大型集装箱机械和矿石煤炭等散货装卸机械,,海洋重工,大重特型钢结构,海上运输与安装,系统集成、工程总承包,电气产品、软件开发与集成,投融资,一体化服务。
目录
第1章 自升式风电安装船发展现状和前景 1
1.1 技术及装备发展现状 3
1.2 市场需求及类型 6
1.3 发展趋势研究 9
第2章 总体布置设计及主要性能计算分析 11
2.1 主要参数分析 13
2.1.1 可变载荷及甲板面积确定 13
2.1.2 主尺度方案确定 14
2.1.3 质量重心控制原则 15
2.2 主要设备及舱室布置 18
2.2.1 风机设备布置 18
2.2.2 施工工艺对总体布置的影响 19
2.2.3 起重机布置 25
2.2.4 抱桩器布置 29
2.2.5 机械舱室布置 32
2.2.6 管弄布置 37
2.2.7 生活区舱室布置 39
2.2.8 脱险通道设计考虑 41
2.2.9 危险区舱室布置 42
2.2.10 典型设计工况 44
2.3 主要性能计算 45
2.3.1 质量预估及升降能力选型分析 45
2.3.2 干舷及储备浮力计算分析 46
2.3.3 风载荷计算分析 51
2.3.4 航行完整稳性计算分析 61
2.3.5 航行破舱稳性计算分析 65
2.3.6 漂浮起吊作业特殊稳性计算分析 72
2.3.7 站立稳性计算分析(结构提供) 80
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自升式风电安装船技术与应用
第3章 船体与桩腿设计与分析 83
3.1 船体与桩腿强度设计通则 85
3.2 设计载荷与工况 85
3.2.1 环境载荷 85
3.2.2 重力及功能载荷 87
3.2.3 工况分类 87
3.3 主船体结构设计 88
3.3.1 总体强度 88
3.3.2 局部强度 88
3.4 桩腿设计 89
3.4.1 桩腿的型式 89
3.4.2 桩腿水动力参数的选择 89
3.4.3 桩腿强度计算 90
3.5 桩靴设计 90
3.5.1 桩靴强度 90
3.5.2 探索桩靴新型式 91
3.6 海底地基 93
3.6.1 海底地基特征 93
3.6.2 桩靴插深计算 93
3.7 结构优化 96
第4章 轮机设备及主要系统设计 99
4.1 电站选型设计及推进器选型要素 101
4.1.1 电站 101
4.1.2 推进器选型要素 103
4.2 轮机主要系统设计 103
4.2.1 舱底水系统 103
4.2.2 压载水系统 105
4.2.3 冷却水系统 107
4.2.4 冲桩系统 110
4.2.5 压缩空气系统 116
4.2.6 燃油、滑油系统 120
4.2.7 消防灭火系统 122
4.2.8 日用淡水系统 126
4.2.9 阀门遥控、液位遥测系统 130
4.2.10 防污染系统 131
4.3 冷藏、通风、空调设备及系统设计 133
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目 录
4.3.1 冷藏系统设计 133
4.3.2 通风系统设计 135
4.3.3 空调系统设计 143
第5章 舾装设计 151
5.1 外舾装设计特点与原则 153
5.2 外舾装主要设备设计 153
5.2.1 锚泊设备系统的选型和布置 153
5.2.2 系泊设备的选型和布置 154
5.2.3 拖曳系统的选型和布置 155
5.2.4 起重设备的选型和布置 156
5.2.5 救生消防设备的选型和布置 157
5.2.6 舱盖类设备的选型和布置 159
5.2.7 栏杆、梯道等铁舾件的设计 160
5.2.8 其他杂项的设计 162
5.3 内装设计流程与细则 163
5.3.1 内装设计的特点与原则 163
5.3.2 生活区的划分与舱室布置 164
5.3.3 厨房、餐厅公共区域的设计与布置 167
5.3.4 内装主材的设计与选择 170
第6章 电气控制系统 175
6.1 电力系统 177
6.1.1 电源种类和容量的确定 177
6.1.2 配电系统设计 178
6.1.3 配电系统计算 179
6.2 升降控制系统 181
6.2.1 升降控制系统特征 181
6.2.2 升降控制系统硬件设计 181
6.2.3 升降控制系统软件设计 183
6.2.4 常见故障分析及处理 185
6.3 起重机电气系统 186
6.3.1 电气系统概述 186
6.3.2 电气设计相关规范 188
6.3.3 电气系统组成 189
6.3.4 电气安装工艺 201
6.3.5 安全保护设计及控制难点 207
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自升式风电安装船技术与应用
6.4 锚机系统 209
6.4.1 锚机控制系统特征 209
6.4.2 锚机控制系统硬件设计 210
6.4.3 锚机控制系统软件设计 212
6.4.4 常见故障分析及处理 220
6.5 推进电气系统 221
6.5.1 推进系统简介 221
6.5.2 电气设计相关规范 222
6.5.3 推进系统的组成 222
6.5.4 推进系统的功能 226
6.6 中央控制系统设计 227
6.6.1 系统概述 227
6.6.2 系统方案设计 228
6.6.3 系统主要技术指标 232
第7章 液压传动与控制系统 233
7.1 抬升液压系统 235
7.1.1 抬升液压系统特征 235
7.1.2 抬升液压系统原理 235
7.2 起重机液压传动与控制系统 247
7.2.1 起重机液压系统特征 247
7.2.2 起重机液压系统的分类及工作原理 248
7.3 锚机液压传动与控制系统 264
7.3.1 锚机液压系统特征 264
7.3.2 锚机液压系统工作原理 264
7.4 动力定位液压传动与控制系统 275
7.4.1 动力定位液压系统特征 276
7.4.2 动力定位液压系统工作原理 276
7.5 抱桩器液压传动与控制系统 281
7.5.1 抱桩器液压系统特征 281
7.5.2 抱桩器液压系统原理 282
7.6 液压系统故障分析 285
第8章 自升式风电安装起重机 287
8.1 概述 289
8.1.1 现状和特点 289
8.1.2 主要参数 292
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目 录
8.1.3 主要部件和组成系统 300
8.1.4 稳定性 307
8.1.5 安全评估 307
8.1.6 规范和准则 307
8.2 全回转风电安装起重机 308
8.2.1 全回转起重机的金属结构 308
8.2.2 全回转起重机的机构 324
8.2.3 全回转起重机的缠绕系统 337
8.2.4 全回转起重机的辅助系统 344
8.3 绕桩式全回转风电安装起重机 348
8.3.1 绕桩式全回转起重机的金属结构 350
8.3.2 绕桩式起重机的机构 362
8.3.3 绕桩式全回转起重机的辅助系统 366
8.4 桅杆式回转风电安装起重机 366
8.4.1 桅杆式回转起重机的金属结构 366
8.4.2 桅杆式回转起重机的机构 367
8.4.3 桅杆式回转起重机的辅助系统 370
8.5 固定臂架式风电安装起重机 370
8.5.1 固定臂架式风电安装起重机的金属结构 370
8.5.2 固定臂架式风电安装起重机的机构 372
8.5.3 固定臂架式风电安装起重机的附件 373
8.6 电气系统 373
8.6.1 起重机的供电 373
8.6.2 机构用交流变频电动机 376
8.6.3 起重机的控制系统 377
8.6.4 起重机辅助电气设备 378
8.7 液压系统 379
8.8 电液起重机与电驱起重机的选型 380
8.8.1 电液起重机的优势 380
8.8.2 电驱起重机的优势 381
8.8.3 两种起重机的选型比较 382
第9章 升降系统设计 383
9.1 升降系统概述 385
9.1.1 背景 385
9.1.2 主要设计参数 386
9.1.3 相关结构部件 387
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自升式风电安装船技术与应用
9.1.4 升降系统的分类 391
9.1.5 升降系统选型 391
9.1.6 产品性能参数表 392
9.1.7 锁紧系统 393
9.2 齿轮齿条式升降系统 396
9.2.1 结构布置 397
9.2.2 减速箱 399
9.2.3 齿轮和齿条 402
9.2.4 电机和制动器 403
9.2.5 电气控制系统 404
9.3 液压油缸式升降系统 404
9.3.1 升降系统介绍 406
9.3.2 国内液压升降系统 409
9.3.3 液压销孔式升降系统对比 410
9.3.4 电气控制系统 412
第10章 动力定位系统 413
10.1 概述 415
10.1.1 船舶动力定位系统定义 415
10.1.2 动力定位系统的功能及应用 416
10.1.3 动力定位系统的组成 417
10.2 船舶动力定位传感器测量系统 420
10.2.1 传感测量系统基本组成 420
10.2.2 位置参考系统 423
10.2.3 传感器系统 424
10.2.4 参考模型 425
10.3 动力定位能力分析 427
10.3.1 设计总则 427
10.3.2 总体设计 427
10.3.3 功能实现 429
10.3.4 1200t风电安装平台DP2能力分析 436
10.4 船舶动力定位数据处理系统 445
10.4.1 多传感器数据融合技术的概述 445
10.4.2 船舶动力定位数据处理与数据融合 445
10.4.3 船舶动力定位的数据滤波与运动状态估计 447
10.5 动力定位控制方法 452
10.5.1 LQG控制器设计 453
·6·
目 录
10.5.2 基于非线性预测控制的动力定位控制算法 460
10.6 推力分配 465
10.6.1 推力分配问题的一般提法 466
10.6.2 推力分配问题的解法 469
10.6.3 实际问题 471
10.7 船舶动力定位推进器系统 472
10.7.1 概述 472
10.7.2 形式和原理 473
10.7.3 水动力计算 475
10.7.4 系统设计 478
10.7.5 布置 480
10.8 船舶动力定位控制系统仿真测试 482
10.8.1 硬件在环仿真(DP HIL)系统 482
10.8.2 仿真测试方法 486
第11章 抱桩器设计 491
11.1 抱桩器简介 493
11.2 抱桩器基本参数 493
11.3 抱桩器原理及工况 493
11.3.1 液压原理 493
11.3.2 作业工况 494
11.4 抱桩器各系统简介 494
11.4.1 主推系统 494
11.4.2 侧推系统 494
11.4.3 抱箍系统 495
11.4.4 电控系统 496
11.4.5 液压系统 496
11.5 抱桩器系统主要特点 497
11.6 电控系统操作说明 497
11.6.1 电控柜指示灯说明 497
11.6.2 操作站指示灯说明 497
参考文献 501
1.1 技术及装备发展现状 3
1.2 市场需求及类型 6
1.3 发展趋势研究 9
第2章 总体布置设计及主要性能计算分析 11
2.1 主要参数分析 13
2.1.1 可变载荷及甲板面积确定 13
2.1.2 主尺度方案确定 14
2.1.3 质量重心控制原则 15
2.2 主要设备及舱室布置 18
2.2.1 风机设备布置 18
2.2.2 施工工艺对总体布置的影响 19
2.2.3 起重机布置 25
2.2.4 抱桩器布置 29
2.2.5 机械舱室布置 32
2.2.6 管弄布置 37
2.2.7 生活区舱室布置 39
2.2.8 脱险通道设计考虑 41
2.2.9 危险区舱室布置 42
2.2.10 典型设计工况 44
2.3 主要性能计算 45
2.3.1 质量预估及升降能力选型分析 45
2.3.2 干舷及储备浮力计算分析 46
2.3.3 风载荷计算分析 51
2.3.4 航行完整稳性计算分析 61
2.3.5 航行破舱稳性计算分析 65
2.3.6 漂浮起吊作业特殊稳性计算分析 72
2.3.7 站立稳性计算分析(结构提供) 80
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自升式风电安装船技术与应用
第3章 船体与桩腿设计与分析 83
3.1 船体与桩腿强度设计通则 85
3.2 设计载荷与工况 85
3.2.1 环境载荷 85
3.2.2 重力及功能载荷 87
3.2.3 工况分类 87
3.3 主船体结构设计 88
3.3.1 总体强度 88
3.3.2 局部强度 88
3.4 桩腿设计 89
3.4.1 桩腿的型式 89
3.4.2 桩腿水动力参数的选择 89
3.4.3 桩腿强度计算 90
3.5 桩靴设计 90
3.5.1 桩靴强度 90
3.5.2 探索桩靴新型式 91
3.6 海底地基 93
3.6.1 海底地基特征 93
3.6.2 桩靴插深计算 93
3.7 结构优化 96
第4章 轮机设备及主要系统设计 99
4.1 电站选型设计及推进器选型要素 101
4.1.1 电站 101
4.1.2 推进器选型要素 103
4.2 轮机主要系统设计 103
4.2.1 舱底水系统 103
4.2.2 压载水系统 105
4.2.3 冷却水系统 107
4.2.4 冲桩系统 110
4.2.5 压缩空气系统 116
4.2.6 燃油、滑油系统 120
4.2.7 消防灭火系统 122
4.2.8 日用淡水系统 126
4.2.9 阀门遥控、液位遥测系统 130
4.2.10 防污染系统 131
4.3 冷藏、通风、空调设备及系统设计 133
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目 录
4.3.1 冷藏系统设计 133
4.3.2 通风系统设计 135
4.3.3 空调系统设计 143
第5章 舾装设计 151
5.1 外舾装设计特点与原则 153
5.2 外舾装主要设备设计 153
5.2.1 锚泊设备系统的选型和布置 153
5.2.2 系泊设备的选型和布置 154
5.2.3 拖曳系统的选型和布置 155
5.2.4 起重设备的选型和布置 156
5.2.5 救生消防设备的选型和布置 157
5.2.6 舱盖类设备的选型和布置 159
5.2.7 栏杆、梯道等铁舾件的设计 160
5.2.8 其他杂项的设计 162
5.3 内装设计流程与细则 163
5.3.1 内装设计的特点与原则 163
5.3.2 生活区的划分与舱室布置 164
5.3.3 厨房、餐厅公共区域的设计与布置 167
5.3.4 内装主材的设计与选择 170
第6章 电气控制系统 175
6.1 电力系统 177
6.1.1 电源种类和容量的确定 177
6.1.2 配电系统设计 178
6.1.3 配电系统计算 179
6.2 升降控制系统 181
6.2.1 升降控制系统特征 181
6.2.2 升降控制系统硬件设计 181
6.2.3 升降控制系统软件设计 183
6.2.4 常见故障分析及处理 185
6.3 起重机电气系统 186
6.3.1 电气系统概述 186
6.3.2 电气设计相关规范 188
6.3.3 电气系统组成 189
6.3.4 电气安装工艺 201
6.3.5 安全保护设计及控制难点 207
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自升式风电安装船技术与应用
6.4 锚机系统 209
6.4.1 锚机控制系统特征 209
6.4.2 锚机控制系统硬件设计 210
6.4.3 锚机控制系统软件设计 212
6.4.4 常见故障分析及处理 220
6.5 推进电气系统 221
6.5.1 推进系统简介 221
6.5.2 电气设计相关规范 222
6.5.3 推进系统的组成 222
6.5.4 推进系统的功能 226
6.6 中央控制系统设计 227
6.6.1 系统概述 227
6.6.2 系统方案设计 228
6.6.3 系统主要技术指标 232
第7章 液压传动与控制系统 233
7.1 抬升液压系统 235
7.1.1 抬升液压系统特征 235
7.1.2 抬升液压系统原理 235
7.2 起重机液压传动与控制系统 247
7.2.1 起重机液压系统特征 247
7.2.2 起重机液压系统的分类及工作原理 248
7.3 锚机液压传动与控制系统 264
7.3.1 锚机液压系统特征 264
7.3.2 锚机液压系统工作原理 264
7.4 动力定位液压传动与控制系统 275
7.4.1 动力定位液压系统特征 276
7.4.2 动力定位液压系统工作原理 276
7.5 抱桩器液压传动与控制系统 281
7.5.1 抱桩器液压系统特征 281
7.5.2 抱桩器液压系统原理 282
7.6 液压系统故障分析 285
第8章 自升式风电安装起重机 287
8.1 概述 289
8.1.1 现状和特点 289
8.1.2 主要参数 292
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目 录
8.1.3 主要部件和组成系统 300
8.1.4 稳定性 307
8.1.5 安全评估 307
8.1.6 规范和准则 307
8.2 全回转风电安装起重机 308
8.2.1 全回转起重机的金属结构 308
8.2.2 全回转起重机的机构 324
8.2.3 全回转起重机的缠绕系统 337
8.2.4 全回转起重机的辅助系统 344
8.3 绕桩式全回转风电安装起重机 348
8.3.1 绕桩式全回转起重机的金属结构 350
8.3.2 绕桩式起重机的机构 362
8.3.3 绕桩式全回转起重机的辅助系统 366
8.4 桅杆式回转风电安装起重机 366
8.4.1 桅杆式回转起重机的金属结构 366
8.4.2 桅杆式回转起重机的机构 367
8.4.3 桅杆式回转起重机的辅助系统 370
8.5 固定臂架式风电安装起重机 370
8.5.1 固定臂架式风电安装起重机的金属结构 370
8.5.2 固定臂架式风电安装起重机的机构 372
8.5.3 固定臂架式风电安装起重机的附件 373
8.6 电气系统 373
8.6.1 起重机的供电 373
8.6.2 机构用交流变频电动机 376
8.6.3 起重机的控制系统 377
8.6.4 起重机辅助电气设备 378
8.7 液压系统 379
8.8 电液起重机与电驱起重机的选型 380
8.8.1 电液起重机的优势 380
8.8.2 电驱起重机的优势 381
8.8.3 两种起重机的选型比较 382
第9章 升降系统设计 383
9.1 升降系统概述 385
9.1.1 背景 385
9.1.2 主要设计参数 386
9.1.3 相关结构部件 387
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自升式风电安装船技术与应用
9.1.4 升降系统的分类 391
9.1.5 升降系统选型 391
9.1.6 产品性能参数表 392
9.1.7 锁紧系统 393
9.2 齿轮齿条式升降系统 396
9.2.1 结构布置 397
9.2.2 减速箱 399
9.2.3 齿轮和齿条 402
9.2.4 电机和制动器 403
9.2.5 电气控制系统 404
9.3 液压油缸式升降系统 404
9.3.1 升降系统介绍 406
9.3.2 国内液压升降系统 409
9.3.3 液压销孔式升降系统对比 410
9.3.4 电气控制系统 412
第10章 动力定位系统 413
10.1 概述 415
10.1.1 船舶动力定位系统定义 415
10.1.2 动力定位系统的功能及应用 416
10.1.3 动力定位系统的组成 417
10.2 船舶动力定位传感器测量系统 420
10.2.1 传感测量系统基本组成 420
10.2.2 位置参考系统 423
10.2.3 传感器系统 424
10.2.4 参考模型 425
10.3 动力定位能力分析 427
10.3.1 设计总则 427
10.3.2 总体设计 427
10.3.3 功能实现 429
10.3.4 1200t风电安装平台DP2能力分析 436
10.4 船舶动力定位数据处理系统 445
10.4.1 多传感器数据融合技术的概述 445
10.4.2 船舶动力定位数据处理与数据融合 445
10.4.3 船舶动力定位的数据滤波与运动状态估计 447
10.5 动力定位控制方法 452
10.5.1 LQG控制器设计 453
·6·
目 录
10.5.2 基于非线性预测控制的动力定位控制算法 460
10.6 推力分配 465
10.6.1 推力分配问题的一般提法 466
10.6.2 推力分配问题的解法 469
10.6.3 实际问题 471
10.7 船舶动力定位推进器系统 472
10.7.1 概述 472
10.7.2 形式和原理 473
10.7.3 水动力计算 475
10.7.4 系统设计 478
10.7.5 布置 480
10.8 船舶动力定位控制系统仿真测试 482
10.8.1 硬件在环仿真(DP HIL)系统 482
10.8.2 仿真测试方法 486
第11章 抱桩器设计 491
11.1 抱桩器简介 493
11.2 抱桩器基本参数 493
11.3 抱桩器原理及工况 493
11.3.1 液压原理 493
11.3.2 作业工况 494
11.4 抱桩器各系统简介 494
11.4.1 主推系统 494
11.4.2 侧推系统 494
11.4.3 抱箍系统 495
11.4.4 电控系统 496
11.4.5 液压系统 496
11.5 抱桩器系统主要特点 497
11.6 电控系统操作说明 497
11.6.1 电控柜指示灯说明 497
11.6.2 操作站指示灯说明 497
参考文献 501
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