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      淺談一種潮間帶海上風(fēng)機(jī)大部件施工方法

      2020-11-09 03:59:43吉鵬程謝閩唐勇張斌
      關(guān)鍵詞:海上風(fēng)電潮間帶施工方案

      吉鵬程 謝閩 唐勇 張斌

      摘要:本文淺析了目前潮間帶海上風(fēng)機(jī)大部件更換目前的現(xiàn)況和存在困難,提出了一種解決方案,并通過工程實(shí)例加以論證可行性。

      關(guān)鍵詞:海上風(fēng)電,潮間帶,大部件更換,施工方案

      1 國內(nèi)海上風(fēng)電發(fā)展情況

      隨著“十三五”期間將國家大力推進(jìn)海上風(fēng)電建設(shè),到2020年江蘇、福建、廣東、浙江省海上風(fēng)電開工建設(shè)規(guī)模均達(dá)到百萬KW級;到2020年,全國海上風(fēng)電開工建設(shè)規(guī)模達(dá)到1000萬KW,力爭累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)到500萬KW以上。因此,在政策、地理環(huán)境、市場需求的有利條件下,國內(nèi)的海上風(fēng)電正在蓬勃發(fā)展。

      2 國內(nèi)海上風(fēng)機(jī)大部件更換的現(xiàn)況

      2.1 國內(nèi)現(xiàn)況

      目前海上發(fā)生大部件更換的風(fēng)機(jī)多為早期風(fēng)場的風(fēng)機(jī),部分風(fēng)場為試驗(yàn)風(fēng)場或風(fēng)場內(nèi)存在部分試驗(yàn)風(fēng)機(jī),早期海上風(fēng)機(jī)在前期設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等多個(gè)方面存在一定程度的缺陷和不足,因此風(fēng)機(jī)整體穩(wěn)定性不夠理想,機(jī)組的長期運(yùn)行容易引發(fā)風(fēng)機(jī)大部件故障。

      隨著國內(nèi)政策鼓勵(lì)、地方政府的扶持,海上風(fēng)電開始井噴式地發(fā)展,海上裝機(jī)容量急速增加,全面進(jìn)入“搶裝潮”。在此期間,由于訂單量急劇上升,部分零部件供應(yīng)商的產(chǎn)品可靠性有所降低,這也導(dǎo)致部分已建成風(fēng)場的風(fēng)機(jī)出現(xiàn)批量大部件更換情況,給建設(shè)單位帶了許多不必要的發(fā)電量損失。

      截止2020年9月,根據(jù)我司近三年來海上風(fēng)機(jī)大部件更換數(shù)量統(tǒng)計(jì),2018年更換量為35臺,2019年為24臺,2020年為22臺,預(yù)計(jì)2020年底更換數(shù)量達(dá)30臺以上,總體呈上升趨勢。

      這其中,潮間帶海上風(fēng)電場由于建設(shè)較早,風(fēng)機(jī)多數(shù)已運(yùn)行數(shù)年,部分風(fēng)機(jī)已出質(zhì)保期,更換大部件的風(fēng)機(jī)數(shù)量占到總數(shù)的一半以上。

      2.2 潮間帶海上風(fēng)電場特點(diǎn)

      潮間帶海上風(fēng)電場施工特點(diǎn)是通達(dá)性差,施工時(shí)間受潮汐影響較大,沖刷嚴(yán)重,加之風(fēng)電場內(nèi)泥沙不斷淤積,使得原本風(fēng)電場內(nèi)的泥面不斷增高,部分風(fēng)機(jī)泥面標(biāo)高可達(dá)1米以上,使得對施工船舶的船型、吃水提出了更高的要求。

      此外,由于海上風(fēng)電“搶裝潮”影響,船機(jī)資源緊張,時(shí)常出現(xiàn)由于風(fēng)機(jī)大部件故障,沒有合適的施工船進(jìn)場更換導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停機(jī)數(shù)月的尷尬現(xiàn)狀。

      我司自2010年成立以來一直致力于海上風(fēng)電建設(shè)與維護(hù),十年間進(jìn)行50余臺海上風(fēng)機(jī)大部件更換,積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn),在當(dāng)下船機(jī)資源緊缺的階段,提出一種潮間帶海上風(fēng)機(jī)大部件施工方案,一定程度上有利于緩解目前潮間帶風(fēng)場風(fēng)機(jī)不能及時(shí)大部件更換的壓力。

      3. 施工方案

      3.1 船機(jī)選擇

      本方案主要應(yīng)用于海上潮間帶風(fēng)電項(xiàng)目,適用于不需要摘風(fēng)機(jī)葉輪即可更換的大部件,如:齒輪箱、葉片(單葉片更換)、發(fā)電機(jī)等等。選用船舶市場上相對較多甲板貨船作為施工船舶,甲板貨船要求是船底為雙層底,具有坐灘能力及半個(gè)月以上的坐灘實(shí)例,甲板貨船要求長度80米以上,寬度18米以上,吃水2米左右,甲板強(qiáng)度15T/M2以上。由于一般甲板貨船不配備定位錨,故需在船上加裝4個(gè)定位錨用于拋錨定位,保證船舶的精確定位和安全性。

      經(jīng)過多次船機(jī)考察,擬用一艘參數(shù)如下表所示的甲板貨船進(jìn)行潮間帶風(fēng)機(jī)齒輪箱更換作業(yè),并對其進(jìn)行加固和改裝,并配備400T履帶吊作為主吊機(jī)施工。船舶具體參數(shù)為:船長85m,船寬18m,型深3.6m,船舶常態(tài)吃水2.0m,甲板載荷12T/m2,船底為雙層底結(jié)構(gòu),具備如東潮間帶坐灘1月以上經(jīng)歷。船上加裝4個(gè)3T定位錨。

      3.2 施工準(zhǔn)備

      船甲板上組裝400T履帶吊,由于船甲板強(qiáng)度<15T/m2,故用2500mm×12000mm×20mm規(guī)格路基板進(jìn)行加固,路基板前后左右與船舶甲板進(jìn)行間段焊接,用200mm×200mm H型鋼焊接船甲板,進(jìn)行加固防護(hù),履帶車在碼頭組裝完成,并在碼頭進(jìn)行試吊工作后航行至目標(biāo)風(fēng)場,如下圖1所示。

      3.3 設(shè)備能力校核

      本次大部件更換擬使用的三一400T履帶吊。更換設(shè)備為齒輪箱,風(fēng)機(jī)更換的最大吊高為94m(87m輪轂中心高度+7m吊索具長度),最大吊重為齒輪箱,重量約為34t(舊齒輪箱含潤滑油重量32t及履帶吊勾頭重量2t)。三一400T履帶吊工況為:主臂110m加超起加配重,工作半徑為24m。吊高安全校核如下圖2所示。

      吊高、吊重能力校核如下:

      本次齒輪箱更換作業(yè)為半徑為24m。查履帶車吊重曲線可得,400T履帶吊在抬升作業(yè)半徑為24m 時(shí),甲板以上最大吊高為97.5m,最大吊重為 61t。

      吊高校核:97.5m>94m,吊高滿足要求。

      吊重校核:61t>33t,吊重滿足要求。

      3.4 項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)施

      此方案我司已在江蘇潮間帶風(fēng)場成功實(shí)施4次齒輪箱更換項(xiàng)目,包括海上三種不同機(jī)型的故障風(fēng)機(jī)。施工期間避開臺風(fēng)多發(fā)季節(jié),選擇中潮或小潮汛期間進(jìn)點(diǎn)施工,能夠有效降低船機(jī)施工風(fēng)險(xiǎn),船機(jī)利用低潮位坐灘施工,高潮位進(jìn)行船甲板的輔助作業(yè),充分利用作業(yè)窗口期,提高作業(yè)效率。此種潮間帶海上風(fēng)機(jī)大部件施工方案平均施工周期在3-4天,有效為海上風(fēng)電場客戶解決了燃眉之急。

      參考文獻(xiàn)

      【1】《中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望(下)》【J】.電器工業(yè). 2019(9). P32-46

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