大容量海上風電機組單葉片吊裝技術研究

張程遠，項建強

(福清海峽發電有限公司，福建 福州 350300)

受臺灣海峽狹管效應影響，福建風能資源非常豐富，風能儲備位列全國前列[1]，近年來，隨著我國海上風電的快速發展和技術創新，海上機組單機容量不斷增大，如：福清興化灣樣機試驗風場14臺風電機組均為5～6.7 MW的大功率風電機組[2-3]，福清興化灣二期海上風電場機組已涵蓋8、10 MW機型[4-5]，機組容量的大型化，其重量和體積也在不斷增大，大幅增加了吊裝技術難度和吊裝工藝[6]，本文以福清興化灣海上風電場二期項目8 MW海上風機吊裝為例，詳細概述了大容量海上風機單葉片吊裝技術經驗，為后續超大容量機組吊裝積累經驗。

福清興化灣海上風電場二期項目地處福清市江陰半島，總裝機容量280 MW，共規劃安裝45臺5 MW及以上大容量機組，機組涵蓋2臺8 MW風電機組。

1 8 MW海上風電機組主要信息

2臺8 MW海上風電機組分別由國內2家知名風機供應商供貨，機組信息見表1。

表1 風電機組信息表

2 施工船機設備

選擇自升式風電安裝船“三航風和”號進行2臺8 MW海上風機安裝，“三航風和”號型長90 m，型寬40.8 m，配備1 200 T和360 T主輔起重機兩臺，均采用液壓繞樁全回轉型式，主吊最大吊高在甲板面以上130 m。樁腿長度89.7 m，最大作業水深可達50 m。

3 風電機組安裝方案

2臺8 MW海上風機采用大部件分體安裝、風機葉片采用單葉片安裝方案，其中GW175/8MW海上機組采用水平式單葉片安裝，MySE180/8MW海上機組采用非水平式單葉片安裝。

4 單葉片吊裝控制要點

從施工準備、塔筒吊裝、機艙組合體吊裝及葉片吊裝等吊裝工序對風機各部件安裝控制要點及風險進行詳細分析。具體控制要點詳見表2。

表2 單葉片吊裝控制要點

5 單葉片安裝技術

5.1 GW175/8MW海上機組水平式單葉片吊裝

1)蓓蕾平臺搭設。采用單葉片吊裝工藝利用葉片夾具夾持葉片時需保持葉片靜止狀態，才可滿足葉片夾具夾持條件，葉片在運輸船上受涌浪影響無法達到葉片夾具直接夾持條件，所以需將葉片過駁至平臺船上進行葉片夾持動作。GW175/8MW海上風機葉片長度85.0 m，運輸支架間距52 m，受船舶甲板限制，葉片無法直接過駁放置至甲板面上， 需要在船舷兩側搭設平臺以便葉片支撐工裝放置。

2)吊臂機械纜風布置。葉片夾具纜風采用回轉平臺上的2個10 t卷揚機作為機械纜風系統，在主臂約60 m位置布置纜風索導向滑輪，保持在葉片吊裝至安裝位置處時低于葉片夾具約2～3 m，以保障操作纜風索時纜風索保持處于仰角狀態，通過操作卷揚機將葉片保持平衡。

3)盤車工裝安裝。拆除機艙罩前片體，吊機緩慢提升盤車工裝，從機艙罩前端開口處緩慢放入，使其安裝到機艙底座接口法蘭上。將盤車工裝上6個銷軸插入安裝孔中，完成盤車安裝。

4)單支葉片依次過駁至平臺船。葉片過駁采用主輔吊機同步進行，過駁需要橫穿甲板面，雙機抬吊需保持葉片水平同步，葉尖吊點位置位于葉根52 m處。

5)葉片吊裝。通過葉片夾具夾持葉片，起吊葉片時，攬風系統置于自動狀態，當葉片到達變漿軸承高度后，人員通過變槳軸承擋板人孔處觀察，配合吊車、攬風系統將葉片移至變槳軸承正前方對接。螺栓緊固完成后可松開夾具，啟動盤車裝置，逆時針轉動葉輪，將輪轂轉動到下一支葉片水平安裝的位置上進行下一支葉片安裝。水平式單葉片安裝見圖1。

圖1 水平式單葉片安裝

5.2 MySE8.0-180海上機組非水平式單葉片吊裝

5.2.1 第一支葉片+30°位置安裝

1)夾持葉片。通過葉片吊具的液壓系統(液壓缸和執行元件)、纜風系統、控制系統將夾持的葉片姿態在空中慢慢調整為+30°(水平位置為0°，逆時針為正，順時針為負)，再通過操作自動平衡系統來自動調節保持葉片+30°平衡。

2)操縱吊機、纜風系統和吊具系統，使葉片運動到安裝位置附近。

3)通過調整葉片位置和姿態實現與變槳軸承對接。

5.2.2 第一支葉片夾具-60°位置摘除

1)主吊車司機控制吊車吊鉤跟隨單葉片吊具將第一支葉片由+30°位置順時針旋轉90°至-60°位置。

2)單葉片吊具慢慢打開夾持葉片的夾子，打開過程中葉片吊具在纜風系統、液壓系統、控制系統的共同控制下摘除夾具。

3)夾具摘除后，以俯視風機機艙逆時針方向偏航180°。

5.2.3 第二支葉片0°位置安裝

1)夾持葉片。通過葉片吊具的液壓系統(液壓缸和執行元件)、纜風系統、控制系統將夾持的葉片姿態在空中慢慢調整為0°，通過操作平衡系統來調節橫向和縱向保持水平0°。

2)操縱吊機、纜風系統和吊具系統，使葉片運動到安裝位置附近。

3)通過調整葉片位置和姿態實現與變槳軸承對接。

5.2.4 第二支葉片夾具+30°位置摘除

1)操縱吊機借助葉片吊具將第二支葉片由0°位置逆時針旋轉30°至+30°位置。

2)在+30°位置，夾持葉片的單葉片吊具慢慢打開夾持葉片的夾子，打開過程中葉片吊具在纜風系統、液壓系統、控制系統的共同控制下摘除夾具。

3)夾具摘除后，以俯視風機機艙順時針方向偏航180°。

5.2.5 第三支葉片+30°位置安裝

同第一支葉片吊裝步驟一致。

6 安裝工藝對比分析

水平單葉片吊裝，每安裝完一支葉片，需使用盤車工裝將機組盤車至下一支葉片安裝位置。葉片安裝過程，盤車拆裝需要耗費一定的時間；非水平式單葉片吊裝，無需安裝盤車，可節省盤車拆裝時間，但對安裝船吊機吊高提出更高的要求。兩種單葉片安裝工藝對比分析見表3。

表3 單葉片安裝工藝對比分析表

7 結 語

本文以福清興化灣海上風電場二期項目2臺8 MW海上風機為工程實例，全面介紹了GW175/8MW海上風機水平式單葉片安裝和MySE8.0-180海上風機非水平式單葉片安裝流程與施工控制的相關問題及實施控制，并對比分析兩種吊裝工藝對吊裝風速、盤車系統、攬風系統、吊機性能等方面的要求，為大容量海上機組單葉片吊裝施工提供技術參考。