風(fēng)電塔筒平臺(tái)及風(fēng)電塔筒

楊會(huì)軍

摘要：能源緊缺現(xiàn)今已經(jīng)成為世界各國面臨的共同問題，在這樣的背景下，以風(fēng)能、太陽能、潮汐能為代表的可再生能源逐漸進(jìn)入到人們的視野中，并在不斷的實(shí)踐探索中獲得廣泛的應(yīng)用。風(fēng)力發(fā)電就是風(fēng)能應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，僅歐洲就有超過一億千瓦的海上發(fā)電項(xiàng)目處于規(guī)劃之中。我國近海區(qū)域遼闊，因此對(duì)海上風(fēng)能資源的開發(fā)利用也頗受重視。本文將對(duì)海上風(fēng)電塔筒及其平臺(tái)制作搭建進(jìn)行探索研究。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電場；風(fēng)電塔筒；承載平臺(tái)

在海上建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目相較于陸上風(fēng)險(xiǎn)具有明顯的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在三個(gè)方面，其一，平均風(fēng)速高，對(duì)塔筒高度的要求較低。其二，噪聲限制小，裝機(jī)容量大幅度提升。其三，海上風(fēng)湍流強(qiáng)度小，有利于風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。由此可見，海上風(fēng)電項(xiàng)目將是風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域未來發(fā)展的主要趨勢，對(duì)其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探索研究具有重要意義。

1 海上風(fēng)電項(xiàng)目塔筒及其承載平臺(tái)建造的要求

在海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)中，當(dāng)前階段最常見的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式為單樁，歐洲近海風(fēng)電場大部分采用的都是這種型式。而在我國，隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)容量的不斷增加，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的剛度提出了更高的要求，加之海床條件相對(duì)較差，單樁型式應(yīng)用效果正在不斷下降。

結(jié)合以往工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)來看，我國潮間帶最早使用的樁基礎(chǔ)型式為混凝土樁，這種樁基礎(chǔ)型式在近海區(qū)域的應(yīng)用效果并不理想，因?yàn)槭芎Ｉ铣毕挠绊懯诛@著，不僅施工難度顯著提高，建造周期也相對(duì)較長，需要更多的成本投入。針對(duì)此問題，江蘇海力風(fēng)電設(shè)備科技有限公司制造了一種海上鋼結(jié)構(gòu)多樁導(dǎo)管架風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)承載平臺(tái)及塔筒，并在實(shí)踐應(yīng)用中獲得了良好的效果。

在進(jìn)行上述海上風(fēng)機(jī)塔筒及其鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承載平臺(tái)建造的過程中，首先要對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行合理的選用。相較于陸上風(fēng)電場，海上風(fēng)電場的塔筒及鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承造平臺(tái)需要面臨更加復(fù)雜的受力情況，同時(shí)海上風(fēng)浪也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生侵蝕，因此在設(shè)計(jì)制造的過程中，必須選擇具有較強(qiáng)剛度和抗侵蝕能力的結(jié)構(gòu)和材料。在這一方面，江蘇海力風(fēng)電設(shè)備科技有限公司主要采用的是Q345D，導(dǎo)管架主筒體則采用了性能更加優(yōu)異的材料，如Q345D-Z15等。

2 海上風(fēng)電塔筒平臺(tái)及風(fēng)電塔筒的制作工藝及設(shè)備應(yīng)用

2.1制作工藝及設(shè)備選用

首先，選擇目前階段中癌我國處于先進(jìn)性的四輪液壓形式對(duì)滾輪架，該機(jī)械設(shè)備是具備移動(dòng)微調(diào)的功能性，與此同時(shí)也是可以進(jìn)行移動(dòng)或是調(diào)節(jié)的行走滾輪組合設(shè)備，這樣就可以在面前予制的水平和直線變成較高的應(yīng)用。

其次，在導(dǎo)管架子上進(jìn)行整體的裝配工作，需要嚴(yán)格的按照鋼管樁沉樁圖進(jìn)行操作，需要依照科學(xué)化的設(shè)計(jì)能力將多崗位的架子進(jìn)行調(diào)整，在這樣的基礎(chǔ)之上依次進(jìn)行焊接，采取激光經(jīng)緯儀一次性的完成基礎(chǔ)平臺(tái)下的支撐安裝工作。最后在此工作基礎(chǔ)進(jìn)行焊接，待焊接部分全部結(jié)束后需要對(duì)其進(jìn)行二次的檢查，若是發(fā)現(xiàn)了一些偏差的情況需要及時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)救。

再次，考慮道結(jié)構(gòu)焊接承載平臺(tái)的連接以及整體的節(jié)點(diǎn)較多的情況下，焊接工作強(qiáng)度自身就比較高，再加上參與的壓力比較大些，很有可能會(huì)出現(xiàn)尺寸不對(duì)或是質(zhì)量等問題。此外，若是采取常規(guī)的熱處理方式?jīng)]有辦法獲得良好的結(jié)果后，可以應(yīng)用替換震動(dòng)工藝作為輔助處理，采取超聲波時(shí)效儀以及殘余應(yīng)力測試儀等測試設(shè)備對(duì)其應(yīng)力狀況進(jìn)行監(jiān)測，將焊接作業(yè)后的殘余應(yīng)力控制在最小的范圍內(nèi)。

最后，做好關(guān)鍵制作點(diǎn)的控制。海上風(fēng)電塔筒平臺(tái)及風(fēng)電套筒制作的過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵制作點(diǎn)包括以下四個(gè)方面：其一，在風(fēng)電塔筒每節(jié)塔筒和樁基鋼管樁進(jìn)行組對(duì)時(shí)，最好采用無間隙的組對(duì)工藝，使每節(jié)塔筒分別進(jìn)行同一軸線組對(duì)，同時(shí)使用激光測距儀、激光經(jīng)緯儀等設(shè)備從旁輔助，對(duì)塔筒、鋼管樁的直線度進(jìn)行檢測控制，保障其各自直線度處于5mm以內(nèi)，整體直線度處于20mm以內(nèi)。其二，在進(jìn)行風(fēng)電場導(dǎo)管架承載平臺(tái)焊接作業(yè)的過程中，應(yīng)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(dāng)?shù)恼{(diào)整裝配和焊接的工序，在保證與其組對(duì)筒節(jié)圓度和平面度的情況下，采用和主法蘭無間隙裝配技術(shù)。在具體焊接操作時(shí)，要對(duì)法蘭平面變形情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測情況對(duì)焊接內(nèi)外順序進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。此外，根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接前后法蘭的內(nèi)傾度、平面度以及橢圓度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。其三，海上風(fēng)電塔筒和導(dǎo)管架具有重量大、直徑達(dá)、撐管相貫點(diǎn)多等多項(xiàng)特征，在進(jìn)行卷制、焊接等操作的過程中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，對(duì)此應(yīng)對(duì)焊接坡口和焊接形式進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，同時(shí)優(yōu)化焊接工作參數(shù)和操作順序，并采用振動(dòng)時(shí)效、熱時(shí)效等多種應(yīng)力方法，最大程度的消除殘余應(yīng)力帶來的負(fù)面影響，如此才能保障風(fēng)電塔筒、導(dǎo)管架制造的精確度。其四，在一些具有腐蝕性的環(huán)境區(qū)域內(nèi)，如飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)等，應(yīng)有針對(duì)的設(shè)計(jì)合理的防腐噴涂工藝，采用分段和整體相結(jié)合、傳統(tǒng)油漆工藝和新型噴鋅、涂裝防腐工藝相結(jié)合的方式，提高海上風(fēng)電塔筒和承載平臺(tái)的防腐性能。在選擇防腐涂料時(shí)應(yīng)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(jìn)的不足

在海上風(fēng)電機(jī)組塔筒和鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承載平臺(tái)建造的過程中，積累了很多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)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(jìn)，具體體現(xiàn)在三個(gè)方面：首先，基礎(chǔ)平臺(tái)法蘭和塔筒頂部法蘭等的精度依然無法完全達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)此，應(yīng)該積極引入或是探索更加先進(jìn)有效的控制方法和手段。其次，一些大噸位異型鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)具有更加嚴(yán)格的精度要求，為了更好的控制焊接后的殘余應(yīng)力，還應(yīng)采用更加先進(jìn)的檢測技術(shù)和控制方法，最大程度的減少焊接后應(yīng)力的產(chǎn)生。最后，在一些腐蝕性較高的區(qū)域，如何保障風(fēng)電塔筒及剛基礎(chǔ)承載平臺(tái)的防腐性能依舊是一個(gè)需要深入研究的問題，只有不斷采用先進(jìn)、合理的技術(shù)，才能使產(chǎn)品的防腐壽命達(dá)到理想狀態(tài)。

3結(jié)語

綜上所述，海上風(fēng)電場項(xiàng)目是風(fēng)電行業(yè)未來發(fā)展的主流趨勢，現(xiàn)階段，我國海上風(fēng)電項(xiàng)目數(shù)量呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢，根據(jù)我國近海條件，傳統(tǒng)的混凝土樁基礎(chǔ)已經(jīng)不再實(shí)用，對(duì)此，以鋼為材質(zhì)的樁基礎(chǔ)型式逐漸受到重視，本文從材料選用、制作工藝、控制要點(diǎn)方面對(duì)海上風(fēng)電塔筒及鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承載平臺(tái)的制作進(jìn)行了探討，希望能夠?yàn)轭愃乒こ烫峁﹨⒖肌?/p>

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（作者單位：華電曹妃甸重工裝備有限公司）