本文作者是克里斯·贝克MSC /软件.
压载Nedam钻井平台的尺寸和位移给Anholt风电场施工人员带来了复杂的工程问题。他们必须清除风力涡轮机单桩工地上的巨石，而且钻机只能在海浪最高3英尺的海面上运行。工程师必须确定最佳的缆索张力，以确保在运输过程中缆索的安全，避免部件之间的碰撞，将缆索安装在单桩现场，并确保缆索处于适当的操作角度。
任何风力发电项目都是一项工程挑战，但海上项目还面临着恶劣环境的额外挑战。设计能够承受海洋环境的电塔和涡轮机是第一个挑战。在公海上建造这些设计是第二个，也许是更艰巨的挑战。
丹麦工程公司KNUDE。Hansen A/S（KEH）在今年完工后将成为丹麦最大的风电场的建设过程中面临这一挑战。KEH与建造Anholt海上风电场的其中一家公司签订了合同，以确定将钻机移动到公海多个风力涡轮机现场，然后将其固定在操作位置的最安全方式。
该公司使用汽车和航空航天设计中常见的计算机辅助工程软件来测试复杂的机械设计。这一结果对于希望通过预测现场条件和规划来控制成本的风力发电公司来说是令人鼓舞的。
Anholt海上风电场是丹麦Kattegat地区一个价值18亿美元的风能项目。Anholt由111台3.6兆瓦的风力涡轮机组成，这些涡轮机安装在50到60英尺深的水中建造的塔架上。Anholt海上风电场一旦上线，其容量将达到400 MW，提供的电力足以满足丹麦总用电量的4%左右。
分析中钻头的侧视图显示了如何由绞盘电缆引导。
Pylons的基础是单一的16.5英尺直径和墙壁2至3.5英寸。厚，121至177英尺长，取决于位置，体重高达460吨。液压锤将单岩60至120英尺驱动到海床中。
建造Anholt的挑战之一是在单桩路径上布满巨石的海床。每次工作人员在单桩路径上发现一块巨石时，他们都必须使用钻机移除巨石。当所有的单桩被打入海底时，工作人员移动了5000个障碍物。
通过模拟钻头的定位，MSC/Adams可以计算出绞车钢丝绳上的张力。
钻机只能在浪高3英尺或以下的海上安全运输和操作。在波涛汹涌的海面上，它必须被移到有遮蔽的地方以避免损坏。每次移动都有损坏钻机的风险，因此项目工程师必须制定一项将风险降至最低的策略。他们必须防止：
- 损坏必须在运输途中绑住的钻机的组件
- 在运输和操作过程中，绞车承受的压力过大
- 钻机各部分之间的碰撞。
他们还必须确保钻机和运输船舶之间的足够清关，所以船长可以到达底层甲板。最后，有一个操作问题可以管理。一旦钻头到达每个单乘坐网站，钻机延伸和钻机底部之间的角度不得超过6.8°。
施工团队使用MSC软件的仿真软件来构建钻机的型号和起重机组件的部件，将其提升到位置：提升吊具，提升和绑扎设备。他们将模型导入亚当斯理学硕士多体动力学软件，模拟复杂系统中运动部件的行为。
KEH船舶工程师Mirco Zoia使用该软件研究了钻机在运行时，载荷和力如何在机械系统中分布。他将密度和其他材料属性添加到导入Adams的模型中。所有运动部件都通过平移、旋转、球形和圆柱形接头连接在一起，以模拟钻机在运输和安装过程中的行为。
Zoia将钢丝绳和纤维绳定义为与实际绳索具有相同材料特性的柔性动态体，以及使用预加载模型的其他结构。他将运动、约束、风力和风荷载应用于钻机模型，以模拟最坏情况。该分析使他能够评估钻机的最大位移和所需的最小绞车拉力，以满足操作和安全要求。
“多体动力学分析通过捕捉真实世界的所有复杂性，包括刚体、柔性体、弹簧、阻尼器、关节和所有其他机械部件，帮助我们理解运动和力，”Zoia说。
“该软件从未限制我想要模拟的内容，并使快速组装复杂模型成为可能。在模拟过程中，结构的每一部分都可以可视化，并且结果图可以很容易地显示出来。所有波浪运动均已应用于动力系统，以详细研究动力行为，同时确保海上作业的安全，降低风险，并控制风电场的安装成本。”
通过Adams分析，工程师可以创建将钻机捆绑到运输船上的安排，并将其固定在单桩位置：
- 没有超过六台绞车的制动能力
- 防止部件之间的碰撞
- 让船员到钻机下面甲板上的设备前
- 未超过6.8%的最大允许操作角度，以及
- 在绞车上保持适当的负载，使钻机保持在适当的位置。
正如当初宣布的那样，Anholt项目预计在2013年上线。KEH的多体动力学和运动分析有助于保持项目进度，施工人员可以在波涛汹涌的水中移动和安装钻机，而不会有损坏的风险。随着海上风能成为一种更有吸引力的可再生能源选择，高端分析可以帮助降低成本，提高安全水平，并确保项目按计划进行。
克里斯·贝克(Chris Baker)是MSC软件公司的产品经理，该公司位于加州圣安娜，是一家模拟和分析软件开发商。
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