風電塔筒整體滾裝方案設計

文 | 牛文獻，李慶喜

風電塔筒整體滾裝方案設計

文 | 牛文獻，李慶喜

風能是沒有公害的能源之一，而且它取之不盡，用之不竭。對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區、山區和高原地帶，因地制宜地利用風力發電已經成為一種趨勢。海上風電亦是可再生能源發展的重要領域，是推動風電技術進步和產業升級的重要力量，是促進能源結構調整的重要措施。我國海上風能資源豐富，加快海上風電項目建設，對于促進沿海地區治理大氣霧霾、調整能源結構和轉變經濟發展方式具有重要意義。

風力發電所需要的裝置，稱作風電機組。這種風電機組，大體上可分風輪、發電機和塔筒三部分。塔筒是支承風輪和發電機的構架，一般情況下塔筒修建得比較高，為的是獲得較大和較均勻的風力，同時塔筒又要有足夠的強度。由于風電使用環境都比較差，塔筒的拼裝工藝又比較復雜，因此使得塔筒整根交付使用已經成為重要方式。由于其長度及直徑影響塔筒運輸的主要為海上運輸，運輸時難度比較大。

工程概況

本文主要針對風電塔筒整根滾裝上船方案及施工過程方案的編制進行闡述，相關重點內容可以作為其他項目參考。本次上船塔筒圖1所示主要參數為：塔筒最大直徑為6200mm，長度為78000mm，塔筒總重為760t。滾裝過程：由塔筒拼裝碼頭滾裝上運輸船舶就位固定。

本次塔筒滾裝運輸所使用的拖輪為寧海拖 3002，船籍：南京，拖輪總長為42m，型寬10m，型深5m，主機動力為3600HP。駁船采用寧海駁16001，船籍南京，駁船總長為110m，型寬32m，型深7.5m，總載重為10000t，調載能力為5000m3/h，有效裝載面積為100m×30m。海上運輸是采用吊拖形式如圖2所示。

滾裝方案中軌道選擇

啟運港資料：根據我們實際測量，啟運港的潮位在0.6m時，碼頭面到水面的距離為2.70m。高潮時的潮位在1.40m時，碼頭面到水面的距離為1.88m，這與潮汐表中的數據基本相符。啟運港低潮位的潮高在0.4m-0.7m，潮汐表如圖3所示。

根據以上數據，我們選擇低潮位0.6m時（碼頭面到水面距離為2.70m）滾裝塔筒，“寧海駁16001”裝貨后最大壓載吃水4.0m，干舷的高度為7.5-4.0=3.5m，如果“寧海駁16001”的軌道高度選擇0.4m，則碼頭軌道高度為：3.5 +0.4-2.70=1.20m，我們考慮到潮汐及橫向調載等情況，為了確保安全的滾裝，把軌道的高度定在1.4m（留有0.2m的富余）。

滾裝方案中牽引力計算

塔筒滾裝上船過程中由兩臺10t卷揚機拖移上船，為了防止塔筒滾裝過程中出現意外，另外在碼頭還設置兩臺10t卷揚機起保護作用。卷揚機布置圖見圖4。

塔筒總重 G=760 t，有軸承的車輪運行阻力一般為7kg/t，整個塔筒滾裝拖動阻力f=7×760=5320 kg=5.32 t。塔筒滾裝上船是支持中心跨距40000 mm，塔筒滾裝過程爬坡高度差為350 mm，因此爬坡角度θ=arctan (350/40000)= 0.5°。安全系數取1.2，計算得到塔筒滾裝時所需所有牽引力F= 13.3 t。上岸我們選擇兩個牽引點，每個牽引點有一個滑車，選用滑車應該承受大于6.65t的牽引力。受力圖如圖5所示。

實際我們選用牽引拉力為10t的卷揚機（卷揚機上鋼絲繩可以提供10t拉力），滑車采用倍率為4，每個拉點可提供40t的拉力，滿足塔筒滾裝實際工程要求。

滾裝過程

一、運輸船舶靠港

風電塔筒滾裝前運輸船舶進行靠港作業，由于塔筒長度較大，運輸船舶采用尾靠靠泊位的方法靠在碼頭，運輸船靠泊時以尼龍纜為主，并盡量地收緊，鋼絲纜繩保持一定的力度，以便穩住船身，防止損傷碼頭。纜繩不得帶在有棱角的地方及銳器上，以防纜繩受損拉斷，且多帶保險纜。

二、滾裝前準備工作

為保證作業過程的順利進行，提前收聽氣象預報，密切注意天氣，選擇良好的氣象和海況作業；作業過程中申請海事在現場監護，以防過往船舶影響操作；同時，拖輪要保持24小時值班，守聽甚高頻，提醒過往船舶注意，機艙備車保持隨時可以應急，確保作業的安全性。

滾裝作業時要選擇良好的天氣（六級風以下）和海況下進行，塔筒滾裝前一小時做好所有的準備工作。現場統一指揮，工作人員各就各位，用對講機保持及時聯系。通過卷揚機絞纜，將駁船的軌道和碼頭的軌道對齊，收緊鋼絲纜固定好船位，適當時機安裝好過橋梁。過橋安裝完成后由專人進行全面檢查，提前排除安全隱患，保證塔筒滾裝工作安全順利進行。

三、滾裝作業

滾裝準備工作就緒后，選擇潮位進入低平潮前的最佳時段開始塔筒滾裝。滾裝過程中通過及時連續的調倉壓載來保證駁船處于最佳狀態，始終使船上軌道在滾裝的過程中保持平衡穩定狀態。特別是塔筒行走在碼頭與駁船的橋梁期間，應利用駁船的調載使駁船與碼頭之間的軌道高差保持在一定的傾斜范圍之內，控制好牽移塔筒的速度，確保塔筒安全順利地滾裝到運輸船舶上。

整個塔筒滾裝過程約90mins，其中約60mins用于滾裝上船，其余時間做好準備工作，滾裝速度控制在0.5m/min。塔筒滾裝至運輸船舶后進行及時的綁扎工作，在綁扎工作完成前牽引卷揚機不可移除，應保持拉緊狀態。

四、滾裝完成后場地清理

塔筒在運輸船舶上綁扎完成后進行滾裝現場清理作業，首先對運輸船舶上無關設備進行清理。與海運無關設備轉移至碼頭，安放妥當。運輸船舶上設備清理完成后運輸船舶離港。

碼頭滾裝現場清理時主要注意滾裝軌道的清理工作，滾裝軌道精度較高并且數量較多，現場清理時應注意其轉運及安放位置的選擇。保護卷揚機移除作業滑道，對作業滑道清理干凈保證下次滾裝時滑道的暢通。

結語

塔筒滾裝上船工作已成功完成，可以說明本方案切實可行。塔筒整根采取滾裝上船方式看似簡單，但是難度確實存在，只有做好充分的準備工作才能確保滾裝的順利成功，希望通過本文簡單介紹對于以后的項目起到幫助。

（作者單位：華電曹妃甸重工裝備有限公司）