玉環海域海上風機安裝快速施工工藝

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，習近平總書記在75 屆聯合國大會上莊嚴宣告：“2030年前中國要碳達峰，2060年實現碳中和”，業內稱之為“3060”的氣候目標。海上風力發電作為新能源的突出代表，近年來得到大力推廣及飛速發展，而海上風力發電往遠海、深海的發展趨勢對風機安裝的施工工藝提出了更高要求。快速施工工藝的運用對于海上風力發電的準時運作、快速投產有著舉足輕重的作用。

1 項目概況

項目位于浙江省玉環市近海海域，本工程擬安裝43 臺單機容量7.0MW 直驅永磁型風力發電機組，葉輪直徑186m，輪轂中心高度約114m，總裝機容量301MW。主要包括但不限于：塔筒吊裝、機艙與發電機安裝后整體吊裝、葉片輪轂組裝、風輪吊裝、附件與電器安裝、完成全部風機高強螺栓的復檢等。本工程主要采用分體式風機安裝+葉輪吊的方式，安裝船采用坐底式海工吊風機安裝船。

2 施工重點，難點分析

（1）水文氣象上：本工程離岸較遠，位處于無遮蔽海域、海況復雜涌浪較大（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）設備上：由于21年海上風電吊裝的搶裝潮，安裝船市場資源極其緊缺，能適配本項目的船機資源稀少。

（3）人員與工機具：安裝相關勞務作業與管理人員緊缺，專用液壓工機具和大型吊索具數量不足，無富裕量。

（4）進度上：施工條件苛刻，工期短，作業窗口期少，施工緊張。

3 風機安裝工藝流程及工效分析

3.1 風機安裝施工工藝流程

3.2 合理利用窗口期，節約提升工效

3.2.1 利用低平潮進行吊運施工

根據坐底船的穩性特點，結合實際地質條件、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定性較強。玉環海域低平潮時平均水深為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、發電機+機艙組合吊等限制要求較多的關鍵構件吊裝的船舶穩性要求，合理利用低平潮施工對于本項目的窗口期利用和工效提升的效果顯著。

3.2.2 合理調整船舶站位

根據主要來涌方向，確定船艏向為112°。吊裝時采用安裝采用艉吊的方式（船艉朝向機位），使得運輸船可以停靠在船舶左舷。充分利用輔助吊車（履帶吊）的工作臂幅及作業速度優勢，減少主吊的作業工序，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，履帶吊的起重機臂長65m，可以滿足對運輸船上塔筒大型吊具安裝及其它小型構件吊裝的需求，提前用履帶吊安裝吊具后再用海工吊直接進行吊運與倒駁，二者同步進行，以節約施工時間，提升工效的目的。

3.3 延長吊帶長度

為降低第二、三、四節塔筒水平起吊及翻身時，兩吊機配合、指揮不同步導致的安全風險，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與塔筒發生碰撞，損壞塔筒外側油漆。故采用多段吊帶連接（多段吊帶長度＞塔筒長度），進行塔筒溜尾作業，在滿足吊索具受力要求的同時，適配了我部的吊裝工藝，也可以節省海工吊安裝吊鉤的時間，提升工效。

3.4 機艙與發電機組合體吊裝

傳統發電機安裝時，機艙在塔筒上安裝完成后運用海工吊將發電機吊運到高空進行安裝對接（本工程安裝角度為5°），施工工藝要求較高、限制較多且耗時較長，發電機與機艙安裝之間連接螺栓高空安裝及力矩拉伸的時間需要超過10h，耗時較長。而本項目施工時，利用吊裝作業的工作間隙，提前在甲板上進行了發電機與機艙的組裝，進行力矩拉伸，最后用海工吊對發電機+機艙的組合件整體進行吊裝，可以節約工時。

傳統作業時分體安裝機艙與發電機的有效工作時間大約為21h，改良后的工序有效安裝時間為7～9h，通過改良可以提前7～9 小時的施工時間，大幅提升工效。

表1 安裝3 號風機機位有效工效表

4 發電機組裝的技術控制

4.1 機艙、發電機組合技術控制

在運輸時，機艙底部底座改為安裝組合專用底座，機艙倒駁后用加筋板對底座與甲板進行焊接加固，確保發電機與機艙拼接組合時底座牢固。安裝時海工吊起吊發電機至與機艙安裝高度，運用抬吊調整發電機與豎直呈5°夾角狀態，慢慢移近機艙對接口，對上螺栓孔并打緊螺栓。按要求進行三次拉伸，在達到預緊力驗收合格標準后進行下道工序。

4.2 整體吊運時的技術控制

吊起機艙、發電機組合吊具吊梁，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，連接梁體下端四個吊點的吊帶和卸扣，緩慢提升吊鉤，將吊具移至機艙上方，調整吊鉤高度，前吊點與機艙頭吊座用120t 卸扣聯接牢固，后吊點與機艙吊耳用85t 特制卸扣聯接牢固。將手動泵站連接牢固后，緩慢提升吊鉤，使機艙脫離地面；測量機艙底部剎車盤狀態，通過手動泵站調節油缸的伸縮長度來實現機艙底部剎車盤法蘭呈水平狀態。a、在機艙吊具上綁扎好牽引繩。b、試吊機艙與發電機整體，檢測是否水平，若不水平，落下機艙調整液壓裝置直至機艙基本水平。c、拆除運輸支架連接螺栓，起吊機艙離開專用底座，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 機艙導向柱。e、將塔筒頂部法蘭清理干凈，法蘭上嚴禁涂抹密封膠。f、起吊機艙至塔筒頂部，通過機艙導向柱使機艙與塔筒頂部法蘭的連接孔對正。h、將雙頭螺柱擰入機架中，不涂潤滑劑，螺柱有內六角的一側朝塔筒方向。

5 結語

海上風電風機安裝條件惡劣，施工窗口期短，工期要求極為緊迫。在這種背景下，快速施工工藝的運用顯得尤為重要。合理分配資源、優化施工方案、改進施工工藝、充分利用窗口期、提升施工工效，是有效地縮短海上風電建設周期的有效手段。本文以玉環海域某項目為例，探索了利用平低潮吊運施工、機艙與發電機組合體吊裝等快速施工工藝，可以大幅提升施工工效，有效地縮短海上風電建設周期，為后續海上風機安裝施工提供參考。