[工作精品论文]海上风机整体安装工艺初探全

中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集海上风机整体安装工艺初探戴双全（中交四航局二公司船舶部广东广州510300）摘要本文对江苏射阳海上风力发电场建设项目的海上风机整体安装工艺进行来了初探，重点对海上风机的整体运输进行了探讨，如何在运输环节上搭配船机提高风机安装效率，本文结合我公司船机设备给出了船机搭配方案。关键词海上风机安装工艺初探1前言风力资源被人们形象地比喻为“蓝天白煤”，它是一种不会产生污染的可再生能源。风电发展除了解决能源的急需外，还能大幅度削减造成温室效应的二氧化碳，缓和气候变暖的状况。风力发电场的建设从陆地发展到海上，已成为风力发电领域的全新亮点。中国上海于2010年5月已在东海建成中国境内首个风力发电场，开启了中国利用海上风力资源的试点探索。接下来的是江苏四个海上风力发电场特许权试点项目的建设。作为国家水工企业参与开发海上风力清洁能源的建设项目是力不容辞的责任。本文对其中的射阳海上风力发电场建设项目的海上风机整体安装工艺进行初探。2风机概况21工程位置及规模江苏射阳300MW海上风电场特许权项目位于射阳北区H4风电场。该风电场位于奤套河口至双洋河口之间的海域，射阳港水域港界以北，离岸距离36KM，为近海风电场，规划总装机容量300MW，海底地形变化较小，水深1721M。风电场形状呈梯形，平行于海岸线方向的距离约为8KM，垂直于海岸线方向的距离约为18KM，规划海域面积为150K。22风机数量及规格本风电场拟安装100台单机容量3MW的国产风电机组。3MW风机由塔身（上、中、下塔筒）、机舱、轮毂、风叶及电气系统组成。各规格参数见表1。WTG2风机部件参数规格表表1序号设备名称外形尺寸（M）重量（T）起升高度离水面（M）备注1叶轮103M64T932风机机舱约13M5M65M135933塔筒分上中下塔筒240904电气系统合计4393风机安装工艺流程制作好的风电机陆运至港口装船码头，先在港口码头小组拼装，然后在码头用履带吊机组装于专用运输驳上，用拖轮拖至现场锚定，现场采用大型起重船整体吊装于海上的风机基座上完成海上风机安装。工艺流程图如图1。598中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集港口码头上小组拼装现场工作平台搭设、风机对中调节系统安装在港内码头装船，组装成整体现场起重船抛锚定位拖航运输风机运输驳现场就位大型起重船整体吊装风机缓冲着陆、对中调节系统精调对接、法兰连接拆卸吊具、对中调节系统、平台等辅助设施移船继续下一台风机的吊装图1风机安装工艺流程图4风机港内拼装41拼装场地选择风机装船须在港内进行，拼装港口选择在距离现场就近的遮蔽性良好的受风浪小的射阳港码头，作为风机的装船基地。码头可横向平靠船舶，码头岸线长约90M120M，码头面上满足可承载900T履带吊机吊装135T重物跨出码头边线19M，吊高（钩底距码头面）90M。42运输船舶的选择由于风机重心高，运输船舶选择应满足如下要求（1）满足能布置直立装运3兆瓦风电机组、风机运输加固装置及吊具设置的布置要求；满足装驳吊装和现场吊装的跨距、吊高要求（2）满足直立装运3兆瓦风电机组及加固装置和吊具在近海航区拖运的稳性要求；即满足我国现行法规对工程海驳特殊装载近海航区拖航的稳性要求。（3）满足装船作业和现场卸船吊装作业时能进行四角吃水压载调节，使船舶在工作时始终处于平衡状态。（4）满足码头风机组拼装船和海上吊装的进度要求。我公司可选择装运海上风机现成的船舶有“粤工驳38”、“四航华南”、“四航南沙”和“四航防城港”等浮船坞。其船舶主要参数如表2所示599中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集表2船名船舶类型船长（M）型宽（M）型深（M）坞内宽（M）坞墙高（M）空载/满载吃水（M）载重量（T）粤工驳38工程驳90266420/478000四航华南浮船坞58344626M1818/364200四航南沙浮船坞4833534281318/303000四航防城港浮船坞523236261313/324200经工效分析，为了充分发挥码头大型吊机和海上起重船的工作效率，风机运输船舶选择两艘大小相当，每航次运输风机数量相同的船舶为最佳搭配选择，这样可以保证码头吊机和海上起重船工作的持续性和高效率。43装船布置风机海上运输采用驳船装运，风机在驳船上均布置于甲板中纵线上，根据驳船大小每艘船布置2台或1台风机。驳船甲板面上设置塔筒基座，风机塔筒安装于塔筒基座上，塔筒底部的外法兰连接安装风机吊装用的上部吊架；基座两侧甲板面设置井架，井架高45M，井架上安装平衡梁，平衡梁可固定于井架上；平衡梁上设置抱箍器抱住风机塔筒，保证风机在驳船上及出海运输中直立稳定。根据我公司现成可选的风机运输船舶粤工驳38按装运能力可布置3台风机，但从码头吊装和现场吊装考虑，中间那台吊装存在困难，对起重机的跨距和吊高要求过大。因此“粤工驳38”和“四航华南”船均可布置装运2台风机。对于“四航南沙”和“四航防城港”船由于船体小从稳性和布置方面考虑，可装运1台风机。风机装载具体布置见图2、图3。图2“粤工驳38”运输海上风机装载布置图600中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集图3“四航华南”运输海上风机装载布置图44风机装船施工工厂制作好的风电机陆运至港内装船码头，在码头基地进行小组拼装，拼装成机舱组、轮毂风叶组、塔筒组，然后在码头上采用一台900T履带吊机主吊和一台120T履带吊机辅吊，将拼好的小组风电机吊装于码头边的专用驳船上，组装成整体。船舶停靠方式可根据风机装载布置情况，按风机中心离岸最近原则选择横靠或垂直靠泊码头。根据目前该项目所选风机机型为3MW，其叶轮重量为64T，机仓重量为135T，塔筒为240T（80M分三节，每节重分别为58T，100T，82T）。其中最重件为机舱135T，最大吊高距甲板面（约平地面）85M。根据所选船舶装载布置，“四航华南”和“四航南沙”横靠码头，风机中心离岸最大距离为18M。为此要求吊机具备如下性能作业半径R28M。风机中心距船舷17M，船舷离码头边线1M，履带前端支点至码头边线15M，履带吊前端支点至旋转中心约85M，即L171158528M。额定荷载F145T，机舱自重135T，吊钩约75T，吊具约25T，即G1357525145T。起吊高度H995M，最大吊高部件为风机塔顶的机舱和叶轮，他们高度相等。塔筒高80M，塔筒离甲板面12M，机舱高62M，吊具钢丝绳12M，即H80126212994M选择“三一SCC9000履带吊”（900T）为主吊机，同时选择性能为主臂84M，副臂18M，作业半径R30M，履带前端支点距旋转中心约8M，额定载荷F2381T，起升高度H110M。可满足上述装驳起重要求。如示意图4，图5所示。601中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集图4塔筒吊装平面图图5塔筒吊装立面图45拖航运输拖航条件拖航时选择风浪小的白天进行。根据现场及附近海域气象水文资料统计，选择水流速度15M/S，风速6级，浪高15M，能见度1000M的气候条件拖航。拖轮选择选择在上述水文气候条件下以45节航速（即2M/S25M/S航速）拖运风机驳船，根据中国船级社（CCS）指导性文件规定的经验公式算出的各船阻力，可选配我公司如下拖轮拖运风机驳船。各拖轮主要参数如表3所示。表3船名船长（M）型宽（M）型深（M）平均吃水（M）排水量（T）系柱拖力（T）航速（KN）备注粤工拖3635029242297M440255213全回转粤工拖403279242334564012全回转粤工拖4241792476356432513粤工拖38264843827367624125风机海上吊装51海上吊装工艺流程风机海上吊装采用我公司“四航奋进”2600T起重船吊装，吊装工艺流程如下下部就位系统安装起重船及运输驳抛锚就位起重船挂钩起吊粗导向及软着陆对中调节精定位法兰连接拆卸辅助安装用具。52吊装作业条件选择602中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集吊装作业应选择风浪小无雨无雾的白天进行，风速6级（11M/S），浪高10M，能见度1000M的气候条件进行吊装。53吊装工艺主要参数根据吊装的风机特点，本项目采用特定的吊装工艺体系，其工装包括平衡梁110T，上部吊架系统110T，索具25T，风机整体重量约439T，则风机整体吊装作业时总重量约684T，吊高（机舱及叶轮中心距海面）90M，可采用2600T起重船左右吊臂的前面两个钩吊装。2600T起重船左右吊臂前面两个钩的性能为吊臂角度选65，单钩额定起重力为650T，双钩为1300T，跨距（距船艏）37M，吊高（钩底距海面）80M。本次采用双臂双钩抬吊风机，两吊臂之间有足够空间供机舱和中间直立风叶超出吊臂顶部，吊装各具体参数如图6图8所示。图6海上风机现场整体吊装图603中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集图7起吊横剖面图图8现场吊装对接图54风机海上吊装主要操作步骤（1）移船定位风机运输驳抛锚定位后，起重船再抛锚定位，并移船至风机运输驳船尾或船艏，按首尾对接的形式，保证起重船中线与驳船中线在一条线上；起重船从运输驳船的艉部或艏部缓慢靠近驳船，使风机机舱和直立的风叶对准起重臂的中间空位，起重船通过绞缆移位至吊臂左右前钩正对平衡梁的两端吊点；根据水流和风向情况调整锚缆张紧度确保吊臂不碰风机，然后落钩安装吊索。（2）装钩起吊起重船左右吊臂的前钩分别吊住平衡梁两端的吊索，解除平衡梁与井架顶部的固定节点和风机塔筒底部约束；平衡梁下部通过吊索与塔筒底部的上部吊架系统连接；起吊双钩平衡梁吊起，上部吊架系统通过与平衡梁的连接吊索作用力将风机从底部托起，吊至风机塔筒底法兰底面距设计海面标高13M，则进行移船。吊装过程中应平稳轻起。（3）粗导向及软着陆在GPS定位系统的引导下，起重船通过绞缆移位，使双臂起重船的两吊点中心对准安装平台中心，则缓慢落钩，通过安装平台上的导向装置的水平缓冲和约束，使风机塔筒中心与风机基座中心实现粗对中，其误差控制在50MM内。风机沿导向装置缓慢下降，通过就位系统上的垂直缓冲装置的缓冲作用，达到风机下降加速度小于等于025G。风机和上部吊架系统下降产生的全部能量由缓冲器吸收，达到风机安装软着陆。（4）精定位及法兰连接完成软着陆粗定位后，风机及上部吊架系统降落在安装平台上的液压缸升降支座上，通过液压对中调节系统的水平移动和旋转实现风机对中精定位，误差小于等于15MM，保证风机连接法兰精确对中，同时升降液压缸将风机及上部吊架系统同步平稳地降落在风机基座筒体上，并进行法兰螺栓安装紧固。604中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集（5）拆卸吊具风机螺栓安装完后，便松开平衡梁的抱箍器，卸下上部吊架系统的吊索，打开平衡梁前门，起重船和平衡梁移走，准备下一台风机吊装。安装平台及吊具的拆卸采用130T旋转式起重船进行吊装拆卸，另配一艘1000T自航驳装运吊具和平台，完成风机安装平台和吊具的拆卸工作。然后进行下一个风机的安装准备。6海上风机吊装船机设备配置船机设备配置如表4所示。表4序号设备名称型号单位数量用途1履带吊机SCC9000（900T）台1风机装船2履带吊机120T台1码头卸车，小组拼装，装船辅助3工程驳90M26M64M8000T艘装运风机4半潜驳58M34M46M4200T艘1装运风机5方驳2000T艘1装运同步调节对中系统、平台和吊具6拖轮4000HP艘1拖运工程驳，拖起重船移位7拖轮3200HP艘1拖运半潜驳8起重船2600T（起重能力）艘1现场吊装风机9起重船300T（旋转式）艘1装拆同步调节对中系统、平台和吊具10锚艇40T起锚力艘1抛锚11交通艇1020位艘2运送施工人员和测量使用吊具系统序号设备名称规格单位数量用途1井架6M5M45M，自重180T/件件8装运风机2平衡梁（含抱箍器装置）24M7M3M，重约110T/套套4吊装风机3上部吊架系统（含缓冲装置）125M4M，重约110T/套套4吊装风机4下部就位系统125M4M，重约130T/套T套4风机对中精定位5中央控制系统（含同步升