大容量海上風(fēng)電機組單葉片吊裝技術(shù)研究

張程遠，項建強

(福清海峽發(fā)電有限公司，福建 福州 350300)

受臺灣海峽狹管效應(yīng)影響，福建風(fēng)能資源非常豐富，風(fēng)能儲備位列全國前列[1]，近年來，隨著我國海上風(fēng)電的快速發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，海上機組單機容量不斷增大，如：福清興化灣樣機試驗風(fēng)場14臺風(fēng)電機組均為5～6.7 MW的大功率風(fēng)電機組[2-3]，福清興化灣二期海上風(fēng)電場機組已涵蓋8、10 MW機型[4-5]，機組容量的大型化，其重量和體積也在不斷增大，大幅增加了吊裝技術(shù)難度和吊裝工藝[6]，本文以福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目8 MW海上風(fēng)機吊裝為例，詳細概述了大容量海上風(fēng)機單葉片吊裝技術(shù)經(jīng)驗，為后續(xù)超大容量機組吊裝積累經(jīng)驗。

福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目地處福清市江陰半島，總裝機容量280 MW，共規(guī)劃安裝45臺5 MW及以上大容量機組，機組涵蓋2臺8 MW風(fēng)電機組。

1 8 MW海上風(fēng)電機組主要信息

2臺8 MW海上風(fēng)電機組分別由國內(nèi)2家知名風(fēng)機供應(yīng)商供貨，機組信息見表1。

表1 風(fēng)電機組信息表

2 施工船機設(shè)備

選擇自升式風(fēng)電安裝船“三航風(fēng)和”號進行2臺8 MW海上風(fēng)機安裝，“三航風(fēng)和”號型長90 m，型寬40.8 m，配備1 200 T和360 T主輔起重機兩臺，均采用液壓繞樁全回轉(zhuǎn)型式，主吊最大吊高在甲板面以上130 m。樁腿長度89.7 m，最大作業(yè)水深可達50 m。

3 風(fēng)電機組安裝方案

2臺8 MW海上風(fēng)機采用大部件分體安裝、風(fēng)機葉片采用單葉片安裝方案，其中GW175/8MW海上機組采用水平式單葉片安裝，MySE180/8MW海上機組采用非水平式單葉片安裝。

4 單葉片吊裝控制要點

從施工準(zhǔn)備、塔筒吊裝、機艙組合體吊裝及葉片吊裝等吊裝工序?qū)︼L(fēng)機各部件安裝控制要點及風(fēng)險進行詳細分析。具體控制要點詳見表2。

表2 單葉片吊裝控制要點

5 單葉片安裝技術(shù)

5.1 GW175/8MW海上機組水平式單葉片吊裝

1)蓓蕾平臺搭設(shè)。采用單葉片吊裝工藝?yán)萌~片夾具夾持葉片時需保持葉片靜止?fàn)顟B(tài)，才可滿足葉片夾具夾持條件，葉片在運輸船上受涌浪影響無法達到葉片夾具直接夾持條件，所以需將葉片過駁至平臺船上進行葉片夾持動作。GW175/8MW海上風(fēng)機葉片長度85.0 m，運輸支架間距52 m，受船舶甲板限制，葉片無法直接過駁放置至甲板面上， 需要在船舷兩側(cè)搭設(shè)平臺以便葉片支撐工裝放置。

2)吊臂機械纜風(fēng)布置。葉片夾具纜風(fēng)采用回轉(zhuǎn)平臺上的2個10 t卷揚機作為機械纜風(fēng)系統(tǒng)，在主臂約60 m位置布置纜風(fēng)索導(dǎo)向滑輪，保持在葉片吊裝至安裝位置處時低于葉片夾具約2～3 m，以保障操作纜風(fēng)索時纜風(fēng)索保持處于仰角狀態(tài)，通過操作卷揚機將葉片保持平衡。

3)盤車工裝安裝。拆除機艙罩前片體，吊機緩慢提升盤車工裝，從機艙罩前端開口處緩慢放入，使其安裝到機艙底座接口法蘭上。將盤車工裝上6個銷軸插入安裝孔中，完成盤車安裝。

4)單支葉片依次過駁至平臺船。葉片過駁采用主輔吊機同步進行，過駁需要橫穿甲板面，雙機抬吊需保持葉片水平同步，葉尖吊點位置位于葉根52 m處。

5)葉片吊裝。通過葉片夾具夾持葉片，起吊葉片時，攬風(fēng)系統(tǒng)置于自動狀態(tài)，當(dāng)葉片到達變漿軸承高度后，人員通過變槳軸承擋板人孔處觀察，配合吊車、攬風(fēng)系統(tǒng)將葉片移至變槳軸承正前方對接。螺栓緊固完成后可松開夾具，啟動盤車裝置，逆時針轉(zhuǎn)動葉輪，將輪轂轉(zhuǎn)動到下一支葉片水平安裝的位置上進行下一支葉片安裝。水平式單葉片安裝見圖1。

圖1 水平式單葉片安裝

5.2 MySE8.0-180海上機組非水平式單葉片吊裝

5.2.1 第一支葉片+30°位置安裝

1)夾持葉片。通過葉片吊具的液壓系統(tǒng)(液壓缸和執(zhí)行元件)、纜風(fēng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)將夾持的葉片姿態(tài)在空中慢慢調(diào)整為+30°(水平位置為0°，逆時針為正，順時針為負(fù))，再通過操作自動平衡系統(tǒng)來自動調(diào)節(jié)保持葉片+30°平衡。

2)操縱吊機、纜風(fēng)系統(tǒng)和吊具系統(tǒng)，使葉片運動到安裝位置附近。

3)通過調(diào)整葉片位置和姿態(tài)實現(xiàn)與變槳軸承對接。

5.2.2 第一支葉片夾具-60°位置摘除

1)主吊車司機控制吊車吊鉤跟隨單葉片吊具將第一支葉片由+30°位置順時針旋轉(zhuǎn)90°至-60°位置。

2)單葉片吊具慢慢打開夾持葉片的夾子，打開過程中葉片吊具在纜風(fēng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的共同控制下摘除夾具。

3)夾具摘除后，以俯視風(fēng)機機艙逆時針方向偏航180°。

5.2.3 第二支葉片0°位置安裝

1)夾持葉片。通過葉片吊具的液壓系統(tǒng)(液壓缸和執(zhí)行元件)、纜風(fēng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)將夾持的葉片姿態(tài)在空中慢慢調(diào)整為0°，通過操作平衡系統(tǒng)來調(diào)節(jié)橫向和縱向保持水平0°。

2)操縱吊機、纜風(fēng)系統(tǒng)和吊具系統(tǒng)，使葉片運動到安裝位置附近。

3)通過調(diào)整葉片位置和姿態(tài)實現(xiàn)與變槳軸承對接。

5.2.4 第二支葉片夾具+30°位置摘除

1)操縱吊機借助葉片吊具將第二支葉片由0°位置逆時針旋轉(zhuǎn)30°至+30°位置。

2)在+30°位置，夾持葉片的單葉片吊具慢慢打開夾持葉片的夾子，打開過程中葉片吊具在纜風(fēng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的共同控制下摘除夾具。

3)夾具摘除后，以俯視風(fēng)機機艙順時針方向偏航180°。

5.2.5 第三支葉片+30°位置安裝

同第一支葉片吊裝步驟一致。

6 安裝工藝對比分析

水平單葉片吊裝，每安裝完一支葉片，需使用盤車工裝將機組盤車至下一支葉片安裝位置。葉片安裝過程，盤車拆裝需要耗費一定的時間；非水平式單葉片吊裝，無需安裝盤車，可節(jié)省盤車拆裝時間，但對安裝船吊機吊高提出更高的要求。兩種單葉片安裝工藝對比分析見表3。

表3 單葉片安裝工藝對比分析表

7 結(jié) 語

本文以福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目2臺8 MW海上風(fēng)機為工程實例，全面介紹了GW175/8MW海上風(fēng)機水平式單葉片安裝和MySE8.0-180海上風(fēng)機非水平式單葉片安裝流程與施工控制的相關(guān)問題及實施控制，并對比分析兩種吊裝工藝對吊裝風(fēng)速、盤車系統(tǒng)、攬風(fēng)系統(tǒng)、吊機性能等方面的要求，為大容量海上機組單葉片吊裝施工提供技術(shù)參考。