海上風力發電機組分體安裝技術分析

李美嬌

摘 要：對于海上風電而言，海上施工面臨較為嚴峻惡劣的環境，且海上風力發電機組具有“兩大兩高”（重量大、體積大、起吊高度高、定位精度高）的特點，作為海上風電的核心部件，海上風力發電機組安全、精準、高效的安裝就位是保障海上風電運行與發展的根本。海上風力發電機組安裝可分為整機安裝法和分體安裝法兩類，現主要針對近海海上風力發電機組采用自升式起重平臺船進行分體安裝的技術進行分析與探討，以探索安全高效的安裝方式。

關鍵詞：海上風力發電機組;分體安裝技術;創新

0 引言

為了解決我國日益嚴峻的能源危機，滿足國內日益增長的電力需求，海上風電以其得天獨厚的優勢——節能、環保、高效，在新能源領域順勢而生、蓬勃發展。海上風力發電機組（以下簡稱“風機”）作為海上風電的核心部分，其安裝質量、安裝進度對海上風電按期投產、穩定運行具有舉足輕重的作用，直接影響海上風電的開發成本。

1 風機安裝特點

海上風力發電機組部件體積大、重量大，其安裝過程具有以下特點：（1）海上安裝環境復雜，我國江蘇至廣東沿海海域每年5月—9月為臺風高發季節，且經常伴隨突風、雷暴等天氣;浙江至廣東沿海海域每年10月至次年3月受東北季風氣候的影響，海上浪涌和風速明顯增大，海況惡劣，窗口期少。風機由于安裝窗口期受限，對安裝效率要求較高。（2）風機組成部件多，安裝精度要求較高[1]。尤其是葉輪與機艙對接時，有嚴格的環境要求及精度要求。葉輪預組裝時間較長，高強螺栓力矩拉伸要求嚴格。（3）風機部件尺寸超長，安裝重心高，安裝過程需要具有足夠的起吊高度、起吊能力，且施工船舶需要有足夠的作業半徑，安全性要求高。（4）風機部件運輸多采用海運，海運過程受海況影響較大，運輸工期較難保證，可能造成施工船舶停工待料，影響整體工期，從而出現索賠等合同糾紛。

2 風機安裝存在的主要風險

結合風機安裝特點，風機安裝可能存在以下主要風險：

（1）安全風險：風機安裝屬于大件吊裝作業，其安全風險較大。在風機安裝過程中可能出現吊帶或鋼繩斷裂，吊耳或工器具損壞、碰撞引起風機部件損壞的安全風險;吊機鋼絲繩多股斷裂、吊具破損或斷裂情況導致高空墜物甚至傷人的安全風險等。

（2）質量風險：風機安裝要求精度高，其質量風險較大。在安裝過程中可能存在塔筒螺栓力矩緊固不符合標準要求，影響風機整機安裝質量，嚴重時會使整臺風機出現倒塌傾斜事故的質量風險;海上鹽霧強、腐蝕快，螺栓防腐未做到位，存在較大的質量風險等。

（3）進度風險：包括臺風、雷暴等不可抗力的天氣因素制約風機安裝進度，延長項目整體安裝工期的風險;風機分體運輸，部件到貨不及時，工序未能有效銜接，延長安裝工期的風險等。

3 風機分體安裝技術分析

3.1? ? 施工準備充分，確保安裝工作順利開展

3.1.1? ? 安裝方案的編制與審批

風機部件體積及重量較大，其中機艙重達200多t，葉片長度超70 m，其安裝方案屬于危險性較大的施工方案，應由安裝單位技術負責人組織專業技術人員進行編制，并經過專家論證審批后方可實施。此外，還需要編制施工工序卡，詳細描述安裝質量控制要點、安裝風險分析及應對措施、安裝人員及工器具布置等，在安裝前完成安全、技術交底，使安裝人員掌握風機安裝工作流程及技術要點。

3.1.2? ? 風機基礎法蘭的安裝交接驗收

風機安裝前應進行風機基礎法蘭的安裝交接驗收工作，該工作應由工程監理、風機基礎施工方、風機安裝方、風機供貨商共同參與完成。交接時，主要對風機基礎環上法蘭表面進行驗收，校驗時應用水準儀按圓周方向均分8個點，所得基礎樁垂直度、法蘭圓度及平面度均需要滿足設計及規范要求。驗收中測量的數據及外觀情況應進行詳細記錄，各參與方在驗收單上簽字完成移交手續。如出現不符合項，應處理合格后再次驗收，直至滿足要求，方可進行風機安裝。

3.1.3? ? 風機部件、風機安裝所需工器具的檢查

風機安裝前，應由工程監理、風機供貨商、風機安裝方共同完成風機部件的檢查驗收工作，檢查設備表面質量、到貨清單等內容，避免因運輸不當等造成設備變形、設備損傷、塔筒泡水等，影響安裝質量和安裝工期。

風機安裝前，風機安裝方應組織起重負責人對風機安裝所必需的安裝工裝、吊索具、工器具進行檢查，清點檢查各工器具是否存在損傷和變形等情況;組織安裝負責人檢查潤滑油脂、密封膠等措施材料的有效性，嚴禁使用不合格產品;組織電氣安裝人員對各類電動工具和電源盤進行檢測。各類檢驗檢測完成后張貼合格標識，便于識別和使用。

3.2? ? 打破傳統，創新安裝流程，節約工期

根據風機安裝工效表（表1）及安裝流程圖（圖1），可知單臺風機安裝需要約4個有效作業窗口期。傳統安裝流程中存在的主要問題是在葉片與輪轂的組拼過程中，葉片與輪轂螺栓連接需要超過10 h的力矩拉伸，在此期間施工船吊機處于閑置狀態。針對此種情況，可以打破常規，合理調整供貨計劃和安裝工序，優先進行葉片與輪轂組拼，利用葉片力矩拉伸的時間吊裝塔筒和主機，有效避免吊機閑置，縮短單臺安裝工期至3個有效作業窗口期。

調整后的安裝流程如圖2所示。

3.3? ? 塔筒安裝技術控制要點

首節塔筒吊裝前，應進行試吊工作，確保吊裝工況滿足要求;需要對風機基礎法蘭用專用清洗劑清理法蘭表面灰塵和垃圾，再涂抹2圈硅酮密封膠。塔筒吊裝前應用專用清洗劑清理塔筒表面灰塵油污，檢查塔筒內電氣柜安裝螺栓是否松動，檢查內部照明燈、電纜夾等安裝是否牢靠[2]。

塔筒起吊后，吊裝過程宜緩慢平穩，防止塔筒擺動過大造成塔筒內部電氣柜損傷。首節塔筒在即將落到既定位置時，先穿入3根螺栓進行定位再緩慢降落，對齊法蘭面后，擰入剩余螺栓、螺母、墊圈。塔筒連接螺栓緊固力矩應按要求分3次施加，緊固時對稱交叉進行，緊固后以終擰值進行校驗，校驗完成后做好螺栓防松標識[3]。