海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分體安裝技術(shù)分析

李美嬌

摘 要：對于海上風(fēng)電而言，海上施工面臨較為嚴(yán)峻惡劣的環(huán)境，且海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有“兩大兩高”（重量大、體積大、起吊高度高、定位精度高）的特點(diǎn)，作為海上風(fēng)電的核心部件，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全、精準(zhǔn)、高效的安裝就位是保障海上風(fēng)電運(yùn)行與發(fā)展的根本。海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝可分為整機(jī)安裝法和分體安裝法兩類，現(xiàn)主要針對近海海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用自升式起重平臺船進(jìn)行分體安裝的技術(shù)進(jìn)行分析與探討，以探索安全高效的安裝方式。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;分體安裝技術(shù);創(chuàng)新

0 引言

為了解決我國日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)，滿足國內(nèi)日益增長的電力需求，海上風(fēng)電以其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢——節(jié)能、環(huán)保、高效，在新能源領(lǐng)域順勢而生、蓬勃發(fā)展。海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（以下簡稱“風(fēng)機(jī)”）作為海上風(fēng)電的核心部分，其安裝質(zhì)量、安裝進(jìn)度對海上風(fēng)電按期投產(chǎn)、穩(wěn)定運(yùn)行具有舉足輕重的作用，直接影響海上風(fēng)電的開發(fā)成本。

1 風(fēng)機(jī)安裝特點(diǎn)

海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部件體積大、重量大，其安裝過程具有以下特點(diǎn)：（1）海上安裝環(huán)境復(fù)雜，我國江蘇至廣東沿海海域每年5月—9月為臺風(fēng)高發(fā)季節(jié)，且經(jīng)常伴隨突風(fēng)、雷暴等天氣;浙江至廣東沿海海域每年10月至次年3月受東北季風(fēng)氣候的影響，海上浪涌和風(fēng)速明顯增大，海況惡劣，窗口期少。風(fēng)機(jī)由于安裝窗口期受限，對安裝效率要求較高。（2）風(fēng)機(jī)組成部件多，安裝精度要求較高[1]。尤其是葉輪與機(jī)艙對接時，有嚴(yán)格的環(huán)境要求及精度要求。葉輪預(yù)組裝時間較長，高強(qiáng)螺栓力矩拉伸要求嚴(yán)格。（3）風(fēng)機(jī)部件尺寸超長，安裝重心高，安裝過程需要具有足夠的起吊高度、起吊能力，且施工船舶需要有足夠的作業(yè)半徑，安全性要求高。（4）風(fēng)機(jī)部件運(yùn)輸多采用海運(yùn)，海運(yùn)過程受海況影響較大，運(yùn)輸工期較難保證，可能造成施工船舶停工待料，影響整體工期，從而出現(xiàn)索賠等合同糾紛。

2 風(fēng)機(jī)安裝存在的主要風(fēng)險

結(jié)合風(fēng)機(jī)安裝特點(diǎn)，風(fēng)機(jī)安裝可能存在以下主要風(fēng)險：

（1）安全風(fēng)險：風(fēng)機(jī)安裝屬于大件吊裝作業(yè)，其安全風(fēng)險較大。在風(fēng)機(jī)安裝過程中可能出現(xiàn)吊帶或鋼繩斷裂，吊耳或工器具損壞、碰撞引起風(fēng)機(jī)部件損壞的安全風(fēng)險;吊機(jī)鋼絲繩多股斷裂、吊具破損或斷裂情況導(dǎo)致高空墜物甚至傷人的安全風(fēng)險等。

（2）質(zhì)量風(fēng)險：風(fēng)機(jī)安裝要求精度高，其質(zhì)量風(fēng)險較大。在安裝過程中可能存在塔筒螺栓力矩緊固不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，影響風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝質(zhì)量，嚴(yán)重時會使整臺風(fēng)機(jī)出現(xiàn)倒塌傾斜事故的質(zhì)量風(fēng)險;海上鹽霧強(qiáng)、腐蝕快，螺栓防腐未做到位，存在較大的質(zhì)量風(fēng)險等。

（3）進(jìn)度風(fēng)險：包括臺風(fēng)、雷暴等不可抗力的天氣因素制約風(fēng)機(jī)安裝進(jìn)度，延長項(xiàng)目整體安裝工期的風(fēng)險;風(fēng)機(jī)分體運(yùn)輸，部件到貨不及時，工序未能有效銜接，延長安裝工期的風(fēng)險等。

3 風(fēng)機(jī)分體安裝技術(shù)分析

3.1? ? 施工準(zhǔn)備充分，確保安裝工作順利開展

3.1.1? ? 安裝方案的編制與審批

風(fēng)機(jī)部件體積及重量較大，其中機(jī)艙重達(dá)200多t，葉片長度超70 m，其安裝方案屬于危險性較大的施工方案，應(yīng)由安裝單位技術(shù)負(fù)責(zé)人組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行編制，并經(jīng)過專家論證審批后方可實(shí)施。此外，還需要編制施工工序卡，詳細(xì)描述安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)、安裝風(fēng)險分析及應(yīng)對措施、安裝人員及工器具布置等，在安裝前完成安全、技術(shù)交底，使安裝人員掌握風(fēng)機(jī)安裝工作流程及技術(shù)要點(diǎn)。

3.1.2? ? 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)法蘭的安裝交接驗(yàn)收

風(fēng)機(jī)安裝前應(yīng)進(jìn)行風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)法蘭的安裝交接驗(yàn)收工作，該工作應(yīng)由工程監(jiān)理、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工方、風(fēng)機(jī)安裝方、風(fēng)機(jī)供貨商共同參與完成。交接時，主要對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)上法蘭表面進(jìn)行驗(yàn)收，校驗(yàn)時應(yīng)用水準(zhǔn)儀按圓周方向均分8個點(diǎn)，所得基礎(chǔ)樁垂直度、法蘭圓度及平面度均需要滿足設(shè)計及規(guī)范要求。驗(yàn)收中測量的數(shù)據(jù)及外觀情況應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)記錄，各參與方在驗(yàn)收單上簽字完成移交手續(xù)。如出現(xiàn)不符合項(xiàng)，應(yīng)處理合格后再次驗(yàn)收，直至滿足要求，方可進(jìn)行風(fēng)機(jī)安裝。

3.1.3? ? 風(fēng)機(jī)部件、風(fēng)機(jī)安裝所需工器具的檢查

風(fēng)機(jī)安裝前，應(yīng)由工程監(jiān)理、風(fēng)機(jī)供貨商、風(fēng)機(jī)安裝方共同完成風(fēng)機(jī)部件的檢查驗(yàn)收工作，檢查設(shè)備表面質(zhì)量、到貨清單等內(nèi)容，避免因運(yùn)輸不當(dāng)?shù)仍斐稍O(shè)備變形、設(shè)備損傷、塔筒泡水等，影響安裝質(zhì)量和安裝工期。

風(fēng)機(jī)安裝前，風(fēng)機(jī)安裝方應(yīng)組織起重負(fù)責(zé)人對風(fēng)機(jī)安裝所必需的安裝工裝、吊索具、工器具進(jìn)行檢查，清點(diǎn)檢查各工器具是否存在損傷和變形等情況;組織安裝負(fù)責(zé)人檢查潤滑油脂、密封膠等措施材料的有效性，嚴(yán)禁使用不合格產(chǎn)品;組織電氣安裝人員對各類電動工具和電源盤進(jìn)行檢測。各類檢驗(yàn)檢測完成后張貼合格標(biāo)識，便于識別和使用。

3.2? ? 打破傳統(tǒng)，創(chuàng)新安裝流程，節(jié)約工期

根據(jù)風(fēng)機(jī)安裝工效表（表1）及安裝流程圖（圖1），可知單臺風(fēng)機(jī)安裝需要約4個有效作業(yè)窗口期。傳統(tǒng)安裝流程中存在的主要問題是在葉片與輪轂的組拼過程中，葉片與輪轂螺栓連接需要超過10 h的力矩拉伸，在此期間施工船吊機(jī)處于閑置狀態(tài)。針對此種情況，可以打破常規(guī)，合理調(diào)整供貨計劃和安裝工序，優(yōu)先進(jìn)行葉片與輪轂組拼，利用葉片力矩拉伸的時間吊裝塔筒和主機(jī)，有效避免吊機(jī)閑置，縮短單臺安裝工期至3個有效作業(yè)窗口期。

調(diào)整后的安裝流程如圖2所示。

3.3? ? 塔筒安裝技術(shù)控制要點(diǎn)

首節(jié)塔筒吊裝前，應(yīng)進(jìn)行試吊工作，確保吊裝工況滿足要求;需要對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)法蘭用專用清洗劑清理法蘭表面灰塵和垃圾，再涂抹2圈硅酮密封膠。塔筒吊裝前應(yīng)用專用清洗劑清理塔筒表面灰塵油污，檢查塔筒內(nèi)電氣柜安裝螺栓是否松動，檢查內(nèi)部照明燈、電纜夾等安裝是否牢靠[2]。

塔筒起吊后，吊裝過程宜緩慢平穩(wěn)，防止塔筒擺動過大造成塔筒內(nèi)部電氣柜損傷。首節(jié)塔筒在即將落到既定位置時，先穿入3根螺栓進(jìn)行定位再緩慢降落，對齊法蘭面后，擰入剩余螺栓、螺母、墊圈。塔筒連接螺栓緊固力矩應(yīng)按要求分3次施加，緊固時對稱交叉進(jìn)行，緊固后以終擰值進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)完成后做好螺栓防松標(biāo)識[3]。