風電塔筒平臺及風電塔筒

楊會軍

摘要：能源緊缺現今已經成為世界各國面臨的共同問題，在這樣的背景下，以風能、太陽能、潮汐能為代表的可再生能源逐漸進入到人們的視野中，并在不斷的實踐探索中獲得廣泛的應用。風力發電就是風能應用的一個重要領域，據全球風能協會統計，僅歐洲就有超過一億千瓦的海上發電項目處于規劃之中。我國近海區域遼闊，因此對海上風能資源的開發利用也頗受重視。本文將對海上風電塔筒及其平臺制作搭建進行探索研究。

關鍵詞：海上風電場；風電塔筒；承載平臺

在海上建設風險項目相較于陸上風險具有明顯的優勢，具體體現在三個方面，其一，平均風速高，對塔筒高度的要求較低。其二，噪聲限制小，裝機容量大幅度提升。其三，海上風湍流強度小，有利于風電機組的穩定運行。由此可見，海上風電項目將是風險領域未來發展的主要趨勢，對其相關內容進行探索研究具有重要意義。

1 海上風電項目塔筒及其承載平臺建造的要求

在海上風電項目建設中，當前階段最常見的基礎結構型式為單樁，歐洲近海風電場大部分采用的都是這種型式。而在我國，隨著風機單機容量的不斷增加，對基礎結構的剛度提出了更高的要求，加之海床條件相對較差，單樁型式應用效果正在不斷下降。

結合以往工程項目經驗來看，我國潮間帶最早使用的樁基礎型式為混凝土樁，這種樁基礎型式在近海區域的應用效果并不理想，因為受海上潮汐的影響十分顯著，不僅施工難度顯著提高，建造周期也相對較長，需要更多的成本投入。針對此問題，江蘇海力風電設備科技有限公司制造了一種海上鋼結構多樁導管架風機基礎承載平臺及塔筒，并在實踐應用中獲得了良好的效果。

在進行上述海上風機塔筒及其鋼結構基礎承載平臺建造的過程中，首先要對相關材料進行合理的選用。相較于陸上風電場，海上風電場的塔筒及鋼結構基礎承造平臺需要面臨更加復雜的受力情況，同時海上風浪也會對其產生侵蝕，因此在設計制造的過程中，必須選擇具有較強剛度和抗侵蝕能力的結構和材料。在這一方面，江蘇海力風電設備科技有限公司主要采用的是Q345D，導管架主筒體則采用了性能更加優異的材料，如Q345D-Z15等。

2 海上風電塔筒平臺及風電塔筒的制作工藝及設備應用

2.1制作工藝及設備選用

首先，選擇目前階段中癌我國處于先進性的四輪液壓形式對滾輪架，該機械設備是具備移動微調的功能性，與此同時也是可以進行移動或是調節的行走滾輪組合設備，這樣就可以在面前予制的水平和直線變成較高的應用。

其次，在導管架子上進行整體的裝配工作，需要嚴格的按照鋼管樁沉樁圖進行操作，需要依照科學化的設計能力將多崗位的架子進行調整，在這樣的基礎之上依次進行焊接，采取激光經緯儀一次性的完成基礎平臺下的支撐安裝工作。最后在此工作基礎進行焊接，待焊接部分全部結束后需要對其進行二次的檢查，若是發現了一些偏差的情況需要及時的進行補救。

再次，考慮道結構焊接承載平臺的連接以及整體的節點較多的情況下，焊接工作強度自身就比較高，再加上參與的壓力比較大些，很有可能會出現尺寸不對或是質量等問題。此外，若是采取常規的熱處理方式沒有辦法獲得良好的結果后，可以應用替換震動工藝作為輔助處理，采取超聲波時效儀以及殘余應力測試儀等測試設備對其應力狀況進行監測，將焊接作業后的殘余應力控制在最小的范圍內。

最后，做好關鍵制作點的控制。海上風電塔筒平臺及風電套筒制作的過程中，需要重點關注的關鍵制作點包括以下四個方面：其一，在風電塔筒每節塔筒和樁基鋼管樁進行組對時，最好采用無間隙的組對工藝，使每節塔筒分別進行同一軸線組對，同時使用激光測距儀、激光經緯儀等設備從旁輔助，對塔筒、鋼管樁的直線度進行檢測控制，保障其各自直線度處于5mm以內，整體直線度處于20mm以內。其二，在進行風電場導管架承載平臺焊接作業的過程中，應做好主法蘭焊接后的高精度尺寸控制。一般情況下，直徑超過5m的焊接后法蘭，需要適當的調整裝配和焊接的工序，在保證與其組對筒節圓度和平面度的情況下，采用和主法蘭無間隙裝配技術。在具體焊接操作時，要對法蘭平面變形情況進行動態監測，根據監測情況對焊接內外順序進行適當調整。此外，根據相關規范標準對焊接前后法蘭的內傾度、平面度以及橢圓度進行嚴格的控制。其三，海上風電塔筒和導管架具有重量大、直徑達、撐管相貫點多等多項特征，在進行卷制、焊接等操作的過程中會產生殘余應力，對此應對焊接坡口和焊接形式進行適當的改進，同時優化焊接工作參數和操作順序，并采用振動時效、熱時效等多種應力方法，最大程度的消除殘余應力帶來的負面影響，如此才能保障風電塔筒、導管架制造的精確度。其四，在一些具有腐蝕性的環境區域內，如飛濺區、潮差區、全浸區等，應有針對的設計合理的防腐噴涂工藝，采用分段和整體相結合、傳統油漆工藝和新型噴鋅、涂裝防腐工藝相結合的方式，提高海上風電塔筒和承載平臺的防腐性能。在選擇防腐涂料時應盡可能的挑選比較知名的品牌，避免涂料性能差影響到防腐性能。

2.2需要改進的不足

在海上風電機組塔筒和鋼結構基礎承載平臺建造的過程中，積累了很多實踐經驗，結合具體建造和使用效果來看，其中仍舊存在一定的不足有待改進，具體體現在三個方面：首先，基礎平臺法蘭和塔筒頂部法蘭等的精度依然無法完全達到規定標準的要求，對此，應該積極引入或是探索更加先進有效的控制方法和手段。其次，一些大噸位異型鋼結構平臺具有更加嚴格的精度要求，為了更好的控制焊接后的殘余應力，還應采用更加先進的檢測技術和控制方法，最大程度的減少焊接后應力的產生。最后，在一些腐蝕性較高的區域，如何保障風電塔筒及剛基礎承載平臺的防腐性能依舊是一個需要深入研究的問題，只有不斷采用先進、合理的技術，才能使產品的防腐壽命達到理想狀態。

3結語

綜上所述，海上風電場項目是風電行業未來發展的主流趨勢，現階段，我國海上風電項目數量呈現出不斷增加的趨勢，根據我國近海條件，傳統的混凝土樁基礎已經不再實用，對此，以鋼為材質的樁基礎型式逐漸受到重視，本文從材料選用、制作工藝、控制要點方面對海上風電塔筒及鋼結構基礎承載平臺的制作進行了探討，希望能夠為類似工程提供參考。

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（作者單位：華電曹妃甸重工裝備有限公司）