風電安裝平臺輔起重機的種類及配置

謝文漢 張磊 徐文林

摘? ? 要：本文主要介紹風電安裝平臺輔起重機的種類配置，根據其在平臺營運中的實際使用情況，結合輔起重機的布置及設備和安裝成本，選擇合理的輔起重機。

關鍵詞：輔助起重機;繞樁回轉式起重機;履帶式起重機;風機部件

中圖分類號：U664.43 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： This paper mainly describes the various types of the auxiliary crane for wind power installation platform， and referring to the actual application of the existing platform in operation， combined with the crane equipment and installation cost， analyzes that which auxiliary crane more satisfy the needs of wind turbine hoisting and turning at this stage to improve the hoisting efficiency of it.

Key words： Auxiliary crane; Rotary crane with winding piles; Crawler crane; Fan parts

1? ? 前言

風電平臺一般都配置有大型的輔助起重機或者預留了輔起重機的位置空間。輔起重機的功能主要有輔助主起重機作業、進行小噸位起吊、輔起重機的起重能力一般超過100 t，輔起重機的選型和布置直接影響到風電安裝的效率。

2? ? 輔起重機的功能

2.1? 輔助主起重機作業

起吊大型設備特別是翻樁作業時，單起重機作業不方便操作，需要輔起重機配合作業（見圖1）。

配置雙鉤的主起重機也可以進行翻樁作業，但是其作業比較困難，對操作人員的要求較高，據了解目前國內單臺起重機獨立進行翻樁作業尚缺乏成功經驗，翻樁作業主要還是依賴兩臺起重機配合完成;采用輔起重機配合進行翻樁作業，工作效率較高，但對輔起重機的起吊能力有一定的要求。

風機部件塔筒尺寸較大，一般豎直放置于主甲板上且需要進行分段安裝。在安裝塔筒前，需通過起重機將塔筒吊起并保持豎直狀態進行翻身作業，配置了輔起重機就可通過主起重機和輔起重機聯動，減少了翻身時間，提高了作業效率。

2.2? 進行小噸位起吊作業

輔起重機功率低、起升速度快，小噸位起吊時無需啟動主起重機，直接由輔起重機進行作業，提高作業效率同時又節省資源。

2.3? 進行單獨作業

主起重機作業時，輔起重機可以獨立進行另外的作業，無需等主起重機作業完成后再進行此項作業，既節省時間也避免了主起重機高頻繁作業。如主起重機在作業過程中，輔起重機可以同時將運輸船上面的風電設備組件吊運至風電安裝平臺甲板上，節省了運輸船的運輸時間，提高了風電安裝效率。

3? ? 輔起重機的種類及特點

3.1? 繞樁回轉式起重機

繞樁回轉式起重機設置在固樁室頂部，平臺樁腿穿過起重機筒體，起重機可以繞平臺樁腿回轉，如圖2所示。

一般風電平臺的主起重機多為繞樁回轉式起重機，其特點為：采用繞樁回轉式起重機可充分利用固樁室結構，對比普通的甲板面起重機，減小了起重機筒體高度及空船重量;而且起重機在固樁室頂部，不占用平臺甲板面積，可以節約平臺寶貴的甲板面積，裝載更多的風機組件。

3.2? 非繞樁回轉式起重機

非繞樁回轉式起重機即普通起重機，起重機筒體直接插入船體，如圖 3所示。非繞樁回轉式起重機的特點為：采用普通圓柱筒體可減小筒體直徑、采用較小的回轉支撐、降低設備成本。但是起重機筒體將占用一定的甲板面積，減小了可用于裝載風機組件的平臺面積。

3.3? ?甲板履帶式起重機

因為風電安裝平臺一般要在甲板上拼裝風機，所以甲板載荷比較大，在甲板上可以配置一臺起重能力較高的履帶式起重機，如圖4所示。履帶式起重機的特點為：起重機可以在吊裝翻身時靈活運動，提高吊裝效率;履帶式起重機可以拆裝，不占用甲板面積;建造成本低。但由于甲板載荷大，為防止甲板在吊運時變形，部分風電安裝平臺無法使用較大起重能力的履帶式起重機。

4? ?各種輔起重機的對比

由于不同類型的風電平臺吊裝要求不同，對輔起重機的要求也不盡相同。現以某型風電平臺為例來分析各類輔助起重機的優缺點：該平臺開敞作業甲板的面積約為2 000 m2、開敞作業甲板的設計載荷為117.7 kN/m2、樁腿直徑約4 m、可變載荷約2 500 t、風機為6 MW及以下。

4.1? 繞樁回轉式起重機

（1）繞樁回轉式起重機優點

起重機設置在固樁室頂部，平臺樁腿穿過起重機筒體，起重機可以繞平臺樁腿回轉，采用繞樁回轉式起重機可充分利用固樁室結構，減小起重機筒體高度，空船重量較小，對甲板使用面積無影響，節約了甲板面積。

（2）繞樁回轉式起重機缺點

起重機的核心組成設備回轉軸承大，導致起重機的設備成本提高，約比非繞樁回轉式起重機高2～3倍。

4.2? ?非繞樁回轉式起重機

（1）非繞樁回轉式起重機優點

起重機筒體直接插入船體，采用普通圓柱筒體，減小筒體結構的直徑;采用較小的回轉軸承，減少了設備成本。

（2）非繞樁回轉式起重機缺點

起重機筒體占用了一定的甲板面積，減小了可用于裝載風機組件的平臺面積;起重機將筒體插入船體主甲板，需要增加加強結構，而且筒體結構沒有利用固樁室，增加的鋼材重量比繞樁回轉式起重機要多約80t。

4.3? 履帶式起重機

（1）履帶式起重機的優點

起重機使用位置靈活，便于葉片翻身及從運輸船上吊裝風機組件;履帶式起重機可以拆分組合，方便甲板的利用;將起重機拆卸后平臺的舾裝數將降低，對錨重量、錨機規格、錨鏈長度、以及系泊載荷等造成有利影響，可以節約系泊設備成本;起重機設備價格，低于繞樁回轉式起重機和非繞樁回轉式起重機。

（2）履帶式起重機的缺點

因為甲板載荷的原因，履帶式起重機不能配置太大，例如：在開敞作業甲板的設計載荷為117.7 kN/m2時，根據履帶式起重機的甲板接觸面積和自身重量，最大只能配置150 t的起重能力。根據風機筒體組件重量，超過6 MW的筒體吊裝翻身時起重能力不足。

履帶式起重機的吊高一般為甲板面上70 m左右，此吊高要小于其它類型的輔起重機（吊高一般為100 m以上），所以對其吊裝功能方面也有限制。

4.4? 綜合評價

根據繞樁回轉式起重機、非繞樁回轉式起重機、履帶起重機的特點分析，我們可以知道：在風電安裝平臺的使用中，履帶起重機對甲板使用面積、可變載荷、舾裝數的降低都有較大的優勢，而且設備成本和建造成本上也有較大的優勢。但在風電安裝市場的飛速發展中，隨著風機發電功率的增加，風機組件的尺寸和重量也會不斷增加，在有限的甲板設計載荷下履帶式起重機受到了制約，而且履帶起重機的吊高也是無法與繞樁回轉式起重機、非繞樁回轉式起重機相比的。所以在選擇輔起重機時，還是要看平臺使用的海域及需要吊裝的風機型號，在未來的發展趨勢下繞樁式起重機的選擇將會更多。

5? ? 結束語

隨著全球風電產業的快速發展，未來海上風電項目中的單機容量將越來越大，而高效的風電安裝平臺將成為風電安裝設備的主流發展趨勢。起重設備是保證風電安裝平臺高效安裝的重要設備，所以選擇好的輔起重機形式對風電平臺的作業效率是非常重要的。本文對現有風電安裝平臺營運中常用的輔起重機形式進行了分析，希望對以后的設計選型能有幫助。也希望以后能有更好的輔起重機形式開發出來，起到高效安裝風機的目的。

參考文獻

[1] 程維杰. 風電安裝船設計現狀及趨勢 [J]，上海市船舶與海洋工程學會2017年學術年會， 2017.

[2] 廣州省電力設計研究院. 海上風電基本知識介紹[R]. 2014.

[3] 國家能源局和國家海洋局. 海上風電開發建設管理暫行辦法實施細? 則[R]. 2011.

[4] CCS.海上風機作業平臺指南. 人民交通出版社[S].2012.

[5] 江蘇龍源振華海洋工程有限公司. 近海潮間帶風電場施工指導書，?2015.

[6] 江蘇潤邦重工250噸繞樁式起重機資料. 2016.