玉環(huán)海域海上風(fēng)機(jī)安裝快速施工工藝

顧鵬程，何相陽

（中交路建海上工程公司，上海 201100

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在75 屆聯(lián)合國大會(huì)上莊嚴(yán)宣告：“2030年前中國要碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和”，業(yè)內(nèi)稱之為“3060”的氣候目標(biāo)。海上風(fēng)力發(fā)電作為新能源的突出代表，近年來得到大力推廣及飛速發(fā)展，而海上風(fēng)力發(fā)電往遠(yuǎn)海、深海的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)風(fēng)機(jī)安裝的施工工藝提出了更高要求。快速施工工藝的運(yùn)用對(duì)于海上風(fēng)力發(fā)電的準(zhǔn)時(shí)運(yùn)作、快速投產(chǎn)有著舉足輕重的作用。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于浙江省玉環(huán)市近海海域，本工程擬安裝43 臺(tái)單機(jī)容量7.0MW 直驅(qū)永磁型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，葉輪直徑186m，輪轂中心高度約114m，總裝機(jī)容量301MW。主要包括但不限于：塔筒吊裝、機(jī)艙與發(fā)電機(jī)安裝后整體吊裝、葉片輪轂組裝、風(fēng)輪吊裝、附件與電器安裝、完成全部風(fēng)機(jī)高強(qiáng)螺栓的復(fù)檢等。本工程主要采用分體式風(fēng)機(jī)安裝+葉輪吊的方式，安裝船采用坐底式海工吊風(fēng)機(jī)安裝船。

2 施工重點(diǎn)，難點(diǎn)分析

（1）水文氣象上：本工程離岸較遠(yuǎn)，位處于無遮蔽海域、海況復(fù)雜涌浪較大（全年有效波高均值為0.75m，最大值為2.68m；最大波高均值為1.25m，最大值為3.87m。波周期均值為4.60s，最大值為9.35s），且受潮汐、波浪、熱帶氣旋影響，施工難度大。

（2）設(shè)備上：由于21年海上風(fēng)電吊裝的搶裝潮，安裝船市場(chǎng)資源極其緊缺，能適配本項(xiàng)目的船機(jī)資源稀少。

（3）人員與工機(jī)具：安裝相關(guān)勞務(wù)作業(yè)與管理人員緊缺，專用液壓工機(jī)具和大型吊索具數(shù)量不足，無富裕量。

（4）進(jìn)度上：施工條件苛刻，工期短，作業(yè)窗口期少，施工緊張。

3 風(fēng)機(jī)安裝工藝流程及工效分析

3.1 風(fēng)機(jī)安裝施工工藝流程

3.2 合理利用窗口期，節(jié)約提升工效

3.2.1 利用低平潮進(jìn)行吊運(yùn)施工

根據(jù)坐底船的穩(wěn)性特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件、潮汐及波浪變化；分析出在低水位、低流速的海域上坐地船舶的穩(wěn)定性較強(qiáng)。玉環(huán)海域低平潮時(shí)平均水深為5～7m，平均流速0.2m/s，在低平潮工況下施工有利于滿足葉輪吊、發(fā)電機(jī)+機(jī)艙組合吊等限制要求較多的關(guān)鍵構(gòu)件吊裝的船舶穩(wěn)性要求，合理利用低平潮施工對(duì)于本項(xiàng)目的窗口期利用和工效提升的效果顯著。

3.2.2 合理調(diào)整船舶站位

根據(jù)主要來涌方向，確定船艏向?yàn)?12°。吊裝時(shí)采用安裝采用艉吊的方式（船艉朝向機(jī)位），使得運(yùn)輸船可以停靠在船舶左舷。充分利用輔助吊車（履帶吊）的工作臂幅及作業(yè)速度優(yōu)勢(shì)，減少主吊的作業(yè)工序，使得履帶吊與海工吊都得到充分合理利用。由于安裝船甲板布置限制，采用220t 的履帶吊輔助，履帶吊的起重機(jī)臂長65m，可以滿足對(duì)運(yùn)輸船上塔筒大型吊具安裝及其它小型構(gòu)件吊裝的需求，提前用履帶吊安裝吊具后再用海工吊直接進(jìn)行吊運(yùn)與倒駁，二者同步進(jìn)行，以節(jié)約施工時(shí)間，提升工效的目的。

3.3 延長吊帶長度

為降低第二、三、四節(jié)塔筒水平起吊及翻身時(shí)，兩吊機(jī)配合、指揮不同步導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)，本工程采用主吊的左、右鉤平吊吊裝工藝。塔筒平吊溜尾使塔筒呈豎直狀態(tài)過程中，由于廠家提供的原有吊帶較短，且連接塔筒底部法蘭吊鉤會(huì)與塔筒發(fā)生碰撞，損壞塔筒外側(cè)油漆。故采用多段吊帶連接（多段吊帶長度＞塔筒長度），進(jìn)行塔筒溜尾作業(yè)，在滿足吊索具受力要求的同時(shí)，適配了我部的吊裝工藝，也可以節(jié)省海工吊安裝吊鉤的時(shí)間，提升工效。

3.4 機(jī)艙與發(fā)電機(jī)組合體吊裝

傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)安裝時(shí)，機(jī)艙在塔筒上安裝完成后運(yùn)用海工吊將發(fā)電機(jī)吊運(yùn)到高空進(jìn)行安裝對(duì)接（本工程安裝角度為5°），施工工藝要求較高、限制較多且耗時(shí)較長，發(fā)電機(jī)與機(jī)艙安裝之間連接螺栓高空安裝及力矩拉伸的時(shí)間需要超過10h，耗時(shí)較長。而本項(xiàng)目施工時(shí)，利用吊裝作業(yè)的工作間隙，提前在甲板上進(jìn)行了發(fā)電機(jī)與機(jī)艙的組裝，進(jìn)行力矩拉伸，最后用海工吊對(duì)發(fā)電機(jī)+機(jī)艙的組合件整體進(jìn)行吊裝，可以節(jié)約工時(shí)。

傳統(tǒng)作業(yè)時(shí)分體安裝機(jī)艙與發(fā)電機(jī)的有效工作時(shí)間大約為21h，改良后的工序有效安裝時(shí)間為7～9h，通過改良可以提前7～9 小時(shí)的施工時(shí)間，大幅提升工效。

表1 安裝3 號(hào)風(fēng)機(jī)機(jī)位有效工效表

4 發(fā)電機(jī)組裝的技術(shù)控制

4.1 機(jī)艙、發(fā)電機(jī)組合技術(shù)控制

在運(yùn)輸時(shí)，機(jī)艙底部底座改為安裝組合專用底座，機(jī)艙倒駁后用加筋板對(duì)底座與甲板進(jìn)行焊接加固，確保發(fā)電機(jī)與機(jī)艙拼接組合時(shí)底座牢固。安裝時(shí)海工吊起吊發(fā)電機(jī)至與機(jī)艙安裝高度，運(yùn)用抬吊調(diào)整發(fā)電機(jī)與豎直呈5°夾角狀態(tài)，慢慢移近機(jī)艙對(duì)接口，對(duì)上螺栓孔并打緊螺栓。按要求進(jìn)行三次拉伸，在達(dá)到預(yù)緊力驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行下道工序。

4.2 整體吊運(yùn)時(shí)的技術(shù)控制

吊起機(jī)艙、發(fā)電機(jī)組合吊具吊梁，使吊梁離地至0.3m 左右；檢查梁體下平面與底面是否呈水平狀態(tài)，連接梁體下端四個(gè)吊點(diǎn)的吊帶和卸扣，緩慢提升吊鉤，將吊具移至機(jī)艙上方，調(diào)整吊鉤高度，前吊點(diǎn)與機(jī)艙頭吊座用120t 卸扣聯(lián)接牢固，后吊點(diǎn)與機(jī)艙吊耳用85t 特制卸扣聯(lián)接牢固。將手動(dòng)泵站連接牢固后，緩慢提升吊鉤，使機(jī)艙脫離地面；測(cè)量機(jī)艙底部剎車盤狀態(tài)，通過手動(dòng)泵站調(diào)節(jié)油缸的伸縮長度來實(shí)現(xiàn)機(jī)艙底部剎車盤法蘭呈水平狀態(tài)。a、在機(jī)艙吊具上綁扎好牽引繩。b、試吊機(jī)艙與發(fā)電機(jī)整體，檢測(cè)是否水平，若不水平，落下機(jī)艙調(diào)整液壓裝置直至機(jī)艙基本水平。c、拆除運(yùn)輸支架連接螺栓，起吊機(jī)艙離開專用底座，用清洗劑清洗剎車盤面，并用棉紗清理干凈。d、用絲錐檢查偏航軸承與塔筒連接螺紋孔，然后在偏航軸承螺孔上均布安裝2根M45 機(jī)艙導(dǎo)向柱。e、將塔筒頂部法蘭清理干凈，法蘭上嚴(yán)禁涂抹密封膠。f、起吊機(jī)艙至塔筒頂部，通過機(jī)艙導(dǎo)向柱使機(jī)艙與塔筒頂部法蘭的連接孔對(duì)正。h、將雙頭螺柱擰入機(jī)架中，不涂潤滑劑，螺柱有內(nèi)六角的一側(cè)朝塔筒方向。

5 結(jié)語

海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)安裝條件惡劣，施工窗口期短，工期要求極為緊迫。在這種背景下，快速施工工藝的運(yùn)用顯得尤為重要。合理分配資源、優(yōu)化施工方案、改進(jìn)施工工藝、充分利用窗口期、提升施工工效，是有效地縮短海上風(fēng)電建設(shè)周期的有效手段。本文以玉環(huán)海域某項(xiàng)目為例，探索了利用平低潮吊運(yùn)施工、機(jī)艙與發(fā)電機(jī)組合體吊裝等快速施工工藝，可以大幅提升施工工效，有效地縮短海上風(fēng)電建設(shè)周期，為后續(xù)海上風(fēng)機(jī)安裝施工提供參考。