李書建 李俊林

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)電新能源作為環(huán)保能源越來(lái)越受到國(guó)家和社會(huì)的重視，而海上風(fēng)電能源無(wú)疑打開了人類探索能源的新思路。本文以“三峽大豐”海上升壓站為研究對(duì)象，就海上升壓站的總布置與建造方案進(jìn)行了較為全面的講解。

關(guān)鍵詞：三峽大豐；海上升壓站；總布置；上部組塊；下部組塊；建造方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.090

1 “三峽大豐”海上風(fēng)電項(xiàng)目簡(jiǎn)介

三峽新能源江蘇大豐300MW海上風(fēng)電項(xiàng)目位于大豐市東沙沙洲北側(cè)的小北槽太平沙海域。風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃范圍呈平行四邊形，東西長(zhǎng)約10.5km，南北寬約9.2km，規(guī)劃海域面積97km2，風(fēng)電場(chǎng)中心離岸距離45km，場(chǎng)址區(qū)水深1.4～18m。風(fēng)電場(chǎng)擬安裝54臺(tái)GW140-3.3風(fēng)電機(jī)組和19臺(tái)GW171-6.45風(fēng)電機(jī)組，總裝機(jī)規(guī)模300MW。風(fēng)電場(chǎng)配套建設(shè)一座220kV海上升壓站、兩回220kV海纜送出線路和一座陸上集控中心。

2 “三峽大豐”海上升壓站總布置設(shè)計(jì)

海上升壓站將風(fēng)電場(chǎng)所有集電線路匯集后升壓送出，并作為風(fēng)電場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)控制中心，同時(shí)也作為風(fēng)電場(chǎng)的應(yīng)急避難場(chǎng)所。

220kV海上升壓站平面軸線尺寸約為36.50m×42.00m，分四層平面布置。

一層層高6.0m，布置事故油罐、水泵房、柴油箱房及避難室等，同時(shí)一層也作為電纜層，35kV和220kV海纜通過(guò)J型管穿過(guò)本層甲板，然后采用電纜橋架敷設(shè)。

二層層高5.5m，中間布置主變，兩臺(tái)主變分兩個(gè)房間布置，散熱器室外布置，主變室一側(cè)側(cè)布置GIS室、柴油機(jī)房、低壓配電室、應(yīng)急配電室，另一側(cè)布置40.5開關(guān)柜室、備品備件間。二層室外布置走道、吊裝平臺(tái)和空調(diào)室外機(jī)平臺(tái)，走道寬2.0m。

三層層高5.0m，二層中間為主變上空區(qū)域，主變室一側(cè)為GIS室上空區(qū)域，并布置暖通用房、柴油機(jī)房、蓄電池室、通信繼保室等，三層室外布置走道、吊裝平臺(tái)和空調(diào)室外機(jī)平臺(tái)，走道寬2.0m。

四層屋頂布置避雷針、5t吊機(jī)、設(shè)備檢修孔、通訊天線設(shè)備、直升懸停區(qū)域和氣象站設(shè)備等。

本項(xiàng)目海上升壓站由以下兩個(gè)模塊組成：上部組塊、下部組塊；其中下部組塊由基礎(chǔ)樁和導(dǎo)管架組成。

3 “三峽大豐”海上升壓站上部組塊建造方案研究

3.1 上部組塊分段劃分

整個(gè)升壓站共4層，根據(jù)本項(xiàng)目升壓站結(jié)構(gòu)特征、工廠生產(chǎn)條件、建造方案等，為方便工程施工建造，將每層劃分?jǐn)嚅_為A＼B兩個(gè)分段，上部組塊一共劃分為8個(gè)分段。

3.2 上部組塊總體建造方案

升壓站上部組塊整體建造方案大致可分為：分段建造、車間中組、外場(chǎng)總組、外場(chǎng)大合攏等。

每個(gè)分段單獨(dú)在車間生產(chǎn)制作，分段制作完成后1層A1分段和2層A2分段上下兩個(gè)分段在車間中組在一起；1層B1和2層B2上下兩個(gè)分段中組；3層A3和4層A4上下兩個(gè)分段中組；3層B3和4層B4上下兩個(gè)分段中組。進(jìn)入外場(chǎng)合攏場(chǎng)地后，先將1層和2層的兩個(gè)中組段左右總組成總段；再將3層和4層的兩個(gè)中組段左右總組成總段；最后在外場(chǎng)將3層和4層的總段與1層和2層的總段大合攏成一個(gè)整體，形成上部組塊。

3.3 上部組塊分段建造

本項(xiàng)目劃分為8個(gè)分段，最大的分段外形尺寸約有20米*42米，最小的分段外形尺寸約有17米*36米。單個(gè)分段有正造和反造兩種選擇。如何選擇合理的分段建造方案，是決定項(xiàng)目能否按時(shí)保質(zhì)保量完工的關(guān)鍵。根據(jù)本項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮到1層和2層平面都是8mm厚的鋼板，3層和4層平面都是6mm厚的鋼板，而且分段外形尺寸片體過(guò)大，反造的話分段建造完成后需要翻身，一是片體外形尺寸太大不容易翻身；二是分段平面都是6mm或者8mm的薄鋼板，翻身容易造成分段整體變形，對(duì)后續(xù)整個(gè)上部組塊成型非常不利。

為此，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論與研究，最終選擇分段正造的建造方案。分段正造，分段制作完成后無(wú)需翻身，大大的減少了翻身所需要的臨時(shí)工裝加強(qiáng)等工序，也節(jié)省了翻身所需投入的人工和時(shí)間，對(duì)節(jié)約項(xiàng)目工期起到了很大的幫助；另外分段正造時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)條件好，平面片體框架組裝完成后，可以馬上進(jìn)入下道工序，安裝平面片體上的艙壁、主柱圓管、立柱和斜撐管等，確保了一道道工序之間的緊密銜接，加快了項(xiàng)目進(jìn)度，為按期順利交付產(chǎn)品給客戶打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4 上部組塊車間中組

各層分段在車間制作完成后，分別將一、二層分段A1/A2、B1/B2；三、四層分段A3/A4、B3/B4吊裝至既定的車間中組胎位，進(jìn)行中組作業(yè)，形成4個(gè)中組組塊A1+A2，B1+B2、A3+A4、B3+B4。中組完成后轉(zhuǎn)運(yùn)至涂裝車間沖砂、油漆。

分段中組是基于工廠完備的設(shè)施條件和先進(jìn)的建造工藝，其核心目的是建造工序前移。分段中組后，輪機(jī)管系、電氣、通風(fēng)、舾裝等施工作業(yè)可以大面積展開，這些大舾裝專業(yè)施工作業(yè)提前進(jìn)行，意味著原本需要到外場(chǎng)大合攏進(jìn)行的工作提前到工廠內(nèi)場(chǎng)就可以完成。外場(chǎng)夏天天氣炎熱，冬天寒冷不已，再加上外場(chǎng)經(jīng)常風(fēng)吹雨淋，作業(yè)環(huán)境非常惡劣。把外場(chǎng)的工作提前到內(nèi)場(chǎng)施工，施工的作業(yè)環(huán)境大大改善，既安全又方便，施工質(zhì)量得到了保障，同時(shí)生產(chǎn)效率也大大提高。而工序前移也大大的縮短了外場(chǎng)的合攏周期，大大的節(jié)約了整個(gè)升壓站的交付工期。

3.5 上部組塊外場(chǎng)總組

四個(gè)中組分段涂裝作業(yè)完成后，依次轉(zhuǎn)運(yùn)至外場(chǎng)，將一、二層的兩個(gè)中組段左右總組，三四層兩個(gè)中組段左右總組，組成兩個(gè)總段（1層+2層=C總段、3層+4層=D總段）。

總組階段，室內(nèi)設(shè)備提前進(jìn)艙，升壓站艙室內(nèi)部施工作業(yè)與室外作業(yè)同步進(jìn)行，艙室內(nèi)管系、電氣、通風(fēng)、舾裝等安裝工作同時(shí)交叉作業(yè)，按照施工工序各專業(yè)有條不紊的開展工作?？偨M的實(shí)施進(jìn)一步縮短了外場(chǎng)的建造周期，生產(chǎn)流程上得到了優(yōu)化，促進(jìn)了區(qū)域舾裝施工工作，真正意義上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、項(xiàng)目管理的一體化。

3.6 上部組塊外場(chǎng)大合攏及發(fā)運(yùn)

總段C＼D總組的同時(shí)進(jìn)行電氣、通風(fēng)、鐵舾、內(nèi)裝的同步施工，待二層主變、GIS、柴發(fā)等主要設(shè)備進(jìn)倉(cāng)后，把建造完成的總段D吊裝至總段C處進(jìn)行大合攏，形成上部組塊。大合攏后繼續(xù)進(jìn)行電氣、管系、通風(fēng)、舾裝等剩下作業(yè)的施工，最后進(jìn)行整體涂裝，調(diào)試完成后吊裝上運(yùn)輸工程船，綁扎后發(fā)運(yùn)至海上風(fēng)電場(chǎng)。

上部組塊在裝船之前需在碼頭稱重，稱重裝置額定容量不應(yīng)小于1.25倍的整體重量。上部組塊整體吊裝時(shí)鋼絲繩豎直方向上不能有超過(guò)5°的角度，建議使用吊架以保證鋼絲繩豎直。運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)在上部組塊4個(gè)主柱的下端，設(shè)置至少4組加速度傳感器、4組傾角儀，用于檢測(cè)和記錄運(yùn)輸和安裝全過(guò)程的豎向和水平向加速度、橫向和縱向傾角值。

4 “三峽大豐”海上升壓站下部組塊建造方案研究

下部組塊由導(dǎo)管架和基礎(chǔ)樁組成。導(dǎo)管架型升壓站平臺(tái)是由鋼管基礎(chǔ)樁通過(guò)導(dǎo)管架以固定于海底的一類結(jié)構(gòu)物，導(dǎo)管架本身具有足夠的剛性，以保證平臺(tái)結(jié)構(gòu)的整體性，從而提高平臺(tái)抵抗自然載荷的能力。

基礎(chǔ)樁由4個(gè)圓管筒體組成，筒體內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)向塊，制作完成后發(fā)運(yùn)到海上打樁安裝?；A(chǔ)樁由于是大直徑、高強(qiáng)度材質(zhì)的圓鋼管，市場(chǎng)上一般沒有這樣的成品管，為此采用高強(qiáng)度鋼板圈圓焊接而成。筒體圈圓焊接時(shí)，筒體上下縱縫要錯(cuò)開90度以上。對(duì)這類重要構(gòu)件的焊縫，采用全焊透，焊后進(jìn)行100%UT超聲探傷；對(duì)卷圓縱縫和橫向環(huán)縫的交叉點(diǎn)，還有增加局部焊縫100%RT射線探傷，以保證筒體的焊接質(zhì)量。

導(dǎo)管架是由4根主導(dǎo)管和聯(lián)接附屬件焊接組成的一個(gè)導(dǎo)管框架模塊，制作完成后發(fā)運(yùn)到海上安裝。到達(dá)海上風(fēng)電場(chǎng)指定位置后，先安裝導(dǎo)管架，然后基礎(chǔ)樁穿過(guò)導(dǎo)管架的4根主導(dǎo)管插進(jìn)去打樁，打樁完成后，最后將導(dǎo)管架通過(guò)吊裝提起來(lái)焊接在基礎(chǔ)樁上。

插樁時(shí)理論上有兩種建造方案：第一，先打4個(gè)基礎(chǔ)樁，后安裝導(dǎo)管架；第二，先安裝導(dǎo)管架，后打基礎(chǔ)樁。為什么選擇第二種方案呢？因?yàn)榈谝环N方案4個(gè)基礎(chǔ)樁的垂直度難以保證；先打基礎(chǔ)樁，四個(gè)基礎(chǔ)樁的樁心距難以控制，后續(xù)再安裝導(dǎo)管架很容易套不進(jìn)去。而第二種方案，只要保持先安裝的導(dǎo)管架是水平的，后續(xù)基礎(chǔ)樁打樁時(shí)就基本是垂直的。先安裝導(dǎo)管架可以很好的控制基礎(chǔ)樁打樁的樁心距，以保證基礎(chǔ)樁安裝的垂直度。

5 結(jié)語(yǔ)

海上升壓站可以通俗的理解為陸上變電站經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化，適用于海上環(huán)境的“變電站”。

海上升壓站作為整個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)的“心臟”，發(fā)揮著積極重要的功能。同時(shí)海上升壓站通常都是短周期建造項(xiàng)目，要快速完美的建造一個(gè)具有高集成系統(tǒng)功能的人工“心臟”，選擇合適的建造方案是整個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)后續(xù)順利運(yùn)行的關(guān)鍵。