唐蔚平 李敏 薛雷剛

摘 要：本文主要介紹一種新型的風(fēng)機(jī)安裝船，重點(diǎn)介紹風(fēng)機(jī)安裝船起重系統(tǒng)的方式及優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)機(jī)；起重；安裝

中圖分類(lèi)號(hào)：AK89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

風(fēng)能是一種無(wú)污染的清潔能源，具有可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)，且陸地、海洋的風(fēng)能資源非常豐富，能夠大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用?；诃h(huán)保和減排的迫切需求，在國(guó)家政策的大力支持下，海上風(fēng)電將迎來(lái)快速的發(fā)展。 另外，隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)功率的不斷提高，風(fēng)機(jī)外形尺寸、重量隨之增加，風(fēng)場(chǎng)離海岸線越來(lái)越遠(yuǎn)，現(xiàn)有海上風(fēng)機(jī)起重安裝設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足需求。在這種情況下，出現(xiàn)了兼具自升式平臺(tái)和浮式船舶的優(yōu)點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)為風(fēng)機(jī)安裝而設(shè)計(jì)與建造的自航自升式安裝船。它與之前的安裝船相比，具備了一定的航速和操縱性，可以一次性運(yùn)載更多的風(fēng)機(jī)，大大提高了工作效率。

2 風(fēng)機(jī)安裝船的概況

廣東省電力設(shè)計(jì)研究院和廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院，共同研發(fā)一種新型的海上風(fēng)機(jī)安裝船（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本船”），主要用于我國(guó)沿海及近海海域進(jìn)行海上風(fēng)機(jī)整體式運(yùn)輸及安裝作業(yè)，適合于水深 6～35m以?xún)?nèi)的安裝作業(yè)。

本船具有較強(qiáng)的海上作業(yè)能力，最大可同時(shí)運(yùn)輸安裝3臺(tái)6MW整體式海上風(fēng)機(jī)，最大載重量約為6 500 t。風(fēng)機(jī)安裝裝置最大起重能力1 200 t，可滿(mǎn)足目前國(guó)內(nèi)最大的6 MW海上風(fēng)機(jī)整體安裝要求，并且可以通過(guò)平衡梁中間抱箍的設(shè)計(jì)，安裝5 MW、3 MW等其他風(fēng)機(jī)。該船中部為整體式風(fēng)機(jī)固定鋼構(gòu)架，主要用于整體式風(fēng)機(jī)的運(yùn)輸固定及支撐，可同時(shí)固定3臺(tái)整體式風(fēng)機(jī)。

本船主要要素：

船長(zhǎng) ～122.0 m

船寬 65.0 m

型深 8.0 m

吃水（作業(yè)） 3.65 m

航速 ～8 kn

風(fēng)機(jī)（6 MW）參數(shù)：

輪轂高度 ～99.5 m

葉片直徑 ～130 m

單個(gè)風(fēng)機(jī)重量 ～870 t

風(fēng)機(jī)重心距塔筒底部高度 ～63.3 m

3 本船起重系統(tǒng)介紹

本船主要包括運(yùn)輸駁船及其樁腿升降系統(tǒng)、整體式風(fēng)機(jī)固定鋼構(gòu)架和移動(dòng)式風(fēng)機(jī)安裝裝置三大部分，其中起重系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)安裝船的核心系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定了風(fēng)機(jī)安裝的成敗。

目前海上風(fēng)機(jī)安裝起重形式通常有兩種：一種為在船上設(shè)置全回轉(zhuǎn)吊機(jī)；另一種是使用浮式起重船進(jìn)行起重安裝。這兩種形式都需要較大尺寸的臂架，才能滿(mǎn)足風(fēng)機(jī)安裝要求。

本新型安裝船起重系統(tǒng)是以最大安裝6 MW的風(fēng)機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，風(fēng)機(jī)塔筒相對(duì)較高，輪轂距離主甲板面約99.5 m。如在本船上設(shè)置全回轉(zhuǎn)吊機(jī)，因風(fēng)機(jī)尺寸太大，吊機(jī)臂架會(huì)太長(zhǎng)，重心高度太高，且吊機(jī)支柱太大，會(huì)占用過(guò)大的甲板面積，對(duì)本船的安全產(chǎn)生影響。本船使用固定式鋼構(gòu)架、移動(dòng)式鋼構(gòu)架共同解決了同時(shí)運(yùn)輸、安裝多臺(tái)風(fēng)機(jī)的問(wèn)題，并減少了配套船舶的使用，在海況經(jīng)常變幻莫測(cè)的風(fēng)機(jī)場(chǎng)，大大節(jié)約了時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本。

本船起重系統(tǒng)分別由4臺(tái)300 kN起貨絞車(chē)、鋼絲繩、4套起吊定滑輪組（7餅）、4套吊鉤滑輪組（7餅）組成，每個(gè)吊鉤額定起吊能力為300 t。 根據(jù)6 MW風(fēng)機(jī)重量、中間平衡梁重量、以及屬具鋼絲繩等的重量核定，每個(gè)吊鉤額定起吊能力為300 t，總的起重系統(tǒng)額定起吊能力為1 200 t，見(jiàn)圖1。

起重設(shè)備安裝在類(lèi)似于門(mén)式起重機(jī)的移動(dòng)構(gòu)架上，移動(dòng)構(gòu)架主要由上橫梁、中間平衡梁、支腿、風(fēng)機(jī)起重系統(tǒng)、軌道行走機(jī)構(gòu)等組成，距離主甲板面最高處為73 m。上橫梁中間設(shè)可打開(kāi)式抱箍裝置，用于風(fēng)機(jī)安裝時(shí)的臨時(shí)固定。上橫梁兩端內(nèi)部設(shè)滑動(dòng)軌道，可以左右移動(dòng)，滑動(dòng)軌道下設(shè)起重滑輪組，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)橫向定位；中間平衡梁兩端下方支腿處設(shè)肘板支撐，中間設(shè)抱箍裝置，用于風(fēng)機(jī)起重作業(yè)時(shí)的風(fēng)機(jī)固定；支腿為箱型結(jié)構(gòu)，底部基座設(shè)液壓驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，可在駁船主甲板軌道上行走；移動(dòng)構(gòu)架每根支腿內(nèi)部操作平臺(tái)上，上下各布置1臺(tái)起重絞車(chē)，平面布置上左右錯(cuò)開(kāi)，全船共4臺(tái)，4臺(tái)絞車(chē)通過(guò)調(diào)節(jié)，可達(dá)到同步操作，能有效避免受力不均衡風(fēng)機(jī)產(chǎn)生偏離；每臺(tái)絞車(chē)鋼絲繩通過(guò)導(dǎo)向滑輪與門(mén)型結(jié)構(gòu)上固定橫梁兩端上面的滑動(dòng)軌道內(nèi)的定滑輪組相連，活動(dòng)平衡梁的上部吊點(diǎn)通過(guò)鋼絲繩與起重系統(tǒng)的吊鉤滑輪組相聯(lián)，平衡梁的下部吊點(diǎn)通過(guò)索具與風(fēng)機(jī)塔筒底座相聯(lián)。平衡梁上部平臺(tái)上設(shè)置抱箍裝置，內(nèi)設(shè)液壓夾持機(jī)構(gòu)，用于抱緊風(fēng)機(jī)塔筒。平衡梁抱箍帶有打開(kāi)、合攏導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和自動(dòng)插拔銷(xiāo)裝置 ，可以實(shí)現(xiàn)打開(kāi)合攏功能。

起升時(shí)，利用滑輪組拉動(dòng)活動(dòng)橫梁，活動(dòng)橫梁通過(guò)鋼絲繩帶動(dòng)風(fēng)機(jī)塔筒底座，抱箍打開(kāi)，起升整套風(fēng)機(jī)塔筒，離開(kāi)甲板固定位置約1 m，移動(dòng)門(mén)型架開(kāi)始移動(dòng)到風(fēng)機(jī)基準(zhǔn)安裝位置，下落風(fēng)機(jī)；當(dāng)風(fēng)機(jī)距離基礎(chǔ)安裝座0.1 m時(shí)停止下放，利用固定橫梁兩端上面的滑動(dòng)軌道裝置調(diào)整風(fēng)機(jī)水平位置，使之在下放過(guò)程中風(fēng)筒下口法蘭豎向投影與底座法蘭平面位置基本重合，同時(shí)使用穩(wěn)定風(fēng)機(jī)底部的兩臺(tái)穩(wěn)索卷?yè)P(yáng)機(jī)，微量旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)底部，使風(fēng)機(jī)和底座法蘭盤(pán)之間的螺栓孔完全重合。對(duì)位完成后，下放風(fēng)機(jī)，連接塔筒螺栓。

移動(dòng)式風(fēng)機(jī)安裝裝置可在風(fēng)機(jī)固定鋼構(gòu)架下面沿著主甲板鋼軌行走于不同風(fēng)機(jī)位置，以便完成所有風(fēng)機(jī)的安裝作業(yè)任務(wù)。使用移動(dòng)式風(fēng)機(jī)安裝裝置，可以只使用一套起重系統(tǒng)，便可完成3臺(tái)風(fēng)機(jī)安裝，節(jié)約了絞車(chē)、起吊滑輪組等起重設(shè)備成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

海上風(fēng)機(jī)安裝是海上風(fēng)電場(chǎng)施工最為關(guān)鍵，也是難度非常大的一個(gè)施工項(xiàng)目。風(fēng)機(jī)的安裝由于在海上進(jìn)行，對(duì)技術(shù)要求高，同時(shí)受到波浪 、水流、氣候等因素的制約。這些因素是海上風(fēng)電場(chǎng)安裝中最難以掌握的因素，海上施工設(shè)計(jì)和作業(yè)的任何失誤都有可能使工期延誤。因此，選擇合適的安裝方法對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)至關(guān)重要。

本船為運(yùn)輸、安裝一體的新型安裝船，移動(dòng)裝置平衡梁抱箍具有抱緊、合攏的功能，起重部分不需其他起重船來(lái)輔助完成作業(yè)，大大降低了運(yùn)營(yíng)成本。本船起重系統(tǒng)安裝形式相對(duì)于浮式起重船，作業(yè)工況的適應(yīng)性更強(qiáng)，安裝精準(zhǔn)度更高。根據(jù)初步估算，3臺(tái)風(fēng)機(jī)從碼頭上駁安裝至作業(yè)海區(qū)全部安裝完畢，總共作業(yè)時(shí)間約為48 h，跟其他同類(lèi)風(fēng)機(jī)安裝船相比，大大縮短了海上安裝所用時(shí)間，節(jié)省了項(xiàng)目周期。

本船現(xiàn)仍處于研究階段，本文通過(guò)多方面的計(jì)算與研究，結(jié)果表明，該研究是科學(xué)合理的，具有廣闊的實(shí)用前景。