文/翁耿賢 鄒福順 林陽峰 魏笑科 羅興民 涂源根 陳世明 胡力文

0 引言

海上風電導管架是把發(fā)電風機及相關附屬設備固定在海上的重要基礎結構，底部有四個導管架支腿與海底預埋件連接，頂部用于安裝發(fā)電風機及附屬設備。海上風電導管架長和寬各為20 多米，高度可達40米以上，重量達900噸以上。海上風電導管架在制作基地建造完成后，使用大型船舶運輸?shù)绞褂冒惭b地點，進行安裝使用。

1 概述

目前大型鋼結構裝船的方式主要是浮吊吊運和滾裝裝船兩種。海上風電導管架體積和重量巨大、形狀不規(guī)則，產(chǎn)品船運必須解決裝船方式的問題。為了有效控制成本，減少大型浮吊船的租賃或大型龍門吊的固定資本投入，本文以廣州文船重工有限公司（以下簡稱“文船重工”）建造運輸?shù)暮Ｉ巷L電導管架為例，通過探索大型鋼結構的滾裝運輸技術特點，提出安全可靠的滾裝運輸方案，達到降低成本、提高效率的目的，為海上風電基礎結構產(chǎn)業(yè)化連續(xù)高效的運輸提供保證。

2 導管架滾裝裝船技術

2.1 SPMT自行模塊車選擇

自行模塊車滾裝裝船（self-propelled modular transporter，SPMT）具有時間短、效率高、操作簡單靈活、安全風險小、成本較低的特點。在選型前，需要充分考慮各個模塊車的載荷及工作后載荷分配情況，確保每個模塊車在運輸過程中安全可靠。

文船重工建造的導管架尺寸為28m×25m×41m（長×寬×高），重量為900t，外形如圖1所示。用于支撐導管架的四個工裝總重為47.92t，外形如圖2所示。采用48軸線SPMT 自行模塊車（SPMT 模塊車每側的車輛中間懸掛4軸線，實際利用軸線數(shù)量為40軸線），額定軸載為36t，則SPMT 的負荷率：

由上述理論計算結果可知，選用48軸線SPMT自行模塊車為本次運輸是安全的。

圖1 海上風電導管架外形

圖2 海上風電導管架支撐工裝

2.2 場地策劃

導管架運輸時直道路面寬度不小于26m，橫向移動路面寬度不小于38m，車板中心回轉(zhuǎn)半徑不小于25m，道路平整無障礙物阻礙運輸，運輸?shù)缆凡贾萌鐖D3所示，道路各項指標要求如表1所示。

SPMT 模塊車實際利用軸線數(shù)量為40軸線，由表2可得導管架運輸時產(chǎn)生的最大地壓為8.48t/m2，為了確保運輸?shù)陌踩?，?.2倍的安全系數(shù)，則運輸?shù)缆仿访娴哪蛪耗芰恍∮冢?/p>

圖3 海上風電導管架運輸?shù)缆凡贾?/p>

表1 海上風電導管架運輸?shù)缆犯黜椫笜艘?/p>

表2 海上風電導管架運輸?shù)貕焊黜椫笜?/p>

2.3 導管架運輸穩(wěn)性計算

導管架運輸采用的SPMT 車組為4點支承，則模塊重心與車組承載區(qū)域的平面關系如圖4所示。

在豎直方向上，導管架重心與SPMT車組的關系如圖5所示。其中，導管架重心至車板表面的距離為25448mm；SPMT 模塊車正常行駛時，輪胎中心距離車板表面距離為1130mm。

圖4 海上風電導管架重心與SPMT承載中心的平面關系

圖5 海上風電導管架重心與SPMT之間的立面關系

則：

可得（SPMT 自行模塊車設計的傾覆角）傾覆角θ 與s、h 之間的關系如圖6所示。

圖6 SPMT自行模塊車設計的穩(wěn)定三角形

可算得：

故運輸穩(wěn)定性滿足要求，可以根據(jù)方案進行運輸。

2.4 SPMT自行模塊車頂升導管架

按照導管架的承載要求控制SPMT 自行模塊車駛入導管架支腿底部進車位置，單個模塊車縱向中心與導管架兩個支腿的裝載中心對稱，另一個模塊車縱向中心與導管架另外兩個支腿的裝載中心對稱，模塊車承載縱橫向中心對準導管架的重心。在模塊車布置好膠皮/枕木，膠皮/枕木的位置對準導管架支腿鋼結構的筋板位置。施工人員將SPMT 自行模塊車高度調(diào)整至離導管架支撐座接觸面100mm。頂升SPMT 自行模塊車，使車板對導管架承受50bar 的重量。所有監(jiān)護人員、指揮人員、SPMT 自行模塊車操作人員各就各位，調(diào)試對講機確保通信良好。檢查并確認一切無誤后，指揮人員發(fā)出動作指令，導管架頂升開始。

SPMT 自行模塊車承受導管架的全部重量后，再次檢查確認地基、導管架、支撐座、SPMT 自行模塊車無異常，導管架支腿鋼結構離地面約100mm。檢查SPMT 自行模塊車各個支承壓力表讀數(shù)，各個壓力表之間的壓力差值不得大于8%，單個壓力表最大讀數(shù)不得超出230bar，使用遙控器上單點頂升、下降功能微動調(diào)整各個壓力表讀數(shù)，使得所有壓力表讀數(shù)達到要求。

完成裝載后靜置10分鐘，等待運輸。如圖7所示。

圖7 SPMT自行模塊車頂升海上風電導管架

2.5 導管架滾裝裝船

在駁船甲板上利用油漆畫出運輸車輛行走輪廓線、縱向中線，對位誤差控制在±10mm 以內(nèi)，并且保證甲板平面與碼頭平面共面。滾裝船駛入裝船碼頭并與碼頭呈“T”字形擺好，調(diào)整船只甲板龍骨線與發(fā)運區(qū)中線對中定位，誤差控制在±10mm 以內(nèi)，通過艉部的系固纜繩與碼頭邊緣的錨樁呈“八”字形連接并進行絞緊系泊。如圖8所示。

確保SPMT 自行模塊車3m 寬運輸通道及甲板上無障礙物。全面檢查導管架的裝載情況和SPMT 的相關性能狀況，確認一切正常后，所有人員各就各位，指揮專職發(fā)出啟運指令，運輸開始。運輸過程的速度參照表3運輸車輛速度控制表進行相關控制。通過模塊車組的縱橫向微動調(diào)節(jié)，確保導管架的縱向中心線對準發(fā)運區(qū)域中線，誤差控制在±10mm 以內(nèi)，如圖9所示。

表3 SPMT自行模塊車速度控制表標準

圖9 海上風電導管架滾裝結構

根據(jù)裝船碼頭處的水位，駁船操作人員操作運輸船上的壓載水調(diào)節(jié)系統(tǒng)對船舶浮態(tài)進行調(diào)整，同時全程檢測碼頭與甲板高程變化情況，使船體保持相對平穩(wěn)。監(jiān)護人員需及時監(jiān)護駁船尾部甲板面與碼頭平面高度差、車輛行走軌跡偏差情況、導管架底部與駁船上甲板高度變化、跳板移位情況、SPMT 車組狀況、導管架狀況。設備滾裝時要求駁船前沿甲板高于碼頭平面，最高不超過150mm。

設備滾裝調(diào)載情況如下：

（1）模塊車開到碼頭前沿全車制動，等待駁船甲板高度滿足滾裝要求；

（2）當駁船前沿甲板高于碼頭平面150mm 時開始滾裝；

（3）模塊車開始滾裝，駁船所有蓄水艙持續(xù)排水調(diào)載，模塊車持續(xù)行駛直至駁船甲板與碼頭平面平齊，此時停止?jié)L裝，等待駁船調(diào)載水；

（4）駁船停止將船艉蓄水艙進行排水，并將船艏蓄水艙的水排出船外，使船艏慢慢上??；

（5）當駁船船艏甲板平面高于碼頭平面150mm時繼續(xù)滾裝，并同時對駁船所用艙進行排水。當運輸車全部滾裝上船時，駁船停止排水，模塊車行駛至指定裝載位置后，駁船重新調(diào)載水使船身保持平衡。

操作模塊車組將導管架運輸至駁船指定裝載位置，全車制動，操作SPMT 自行模塊車緩慢下降，使導管架的全部重量由駁船承載。操作SPMT 自行模塊車駛出導管架，將導管架底部與甲板進行焊接，對導管架采取綁扎加固措施。

3 結語

《廣東省海上風電發(fā)展規(guī)劃（2017 － 2030年）（修編）》提出，要打造萬億元級海上風電產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略部署。廣東省發(fā)改委發(fā)布的《廣東省2019年重點建設項目計劃》，有30多個海上風電項目將于近期進行重點開發(fā)，提出要通過海上風電大規(guī)模開發(fā)，帶動相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將廣東打造成為全國乃至全球重要的海上風電產(chǎn)業(yè)基地。到目前為止，廣州文船重工有限公司已成功建造數(shù)十套大型海上風電導管，并通過研究解決導管架滾裝裝船運輸問題，有效降低風電導管架的運輸成本和提高安全性，為國家大力發(fā)展風電事業(yè)貢獻一份力量。