羅景新 呂逸旻

摘 ?要：我國(guó)海上風(fēng)電資源豐富，且靠近東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份，就地消納優(yōu)勢(shì)巨大，發(fā)展海上風(fēng)電有助于加快我國(guó)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程，全國(guó)十四五海上風(fēng)電新增裝機(jī)將超過(guò)32GW，年均新增海上風(fēng)電裝機(jī)6GW 以上，2022-2025 國(guó)補(bǔ)退出后的4年內(nèi)，年均建設(shè)量超過(guò)6GW。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)海工裝備水平所能對(duì)應(yīng)的施工裝機(jī)上限卻不足6GW，更嚴(yán)重的是因?yàn)檠b備資源稀缺導(dǎo)致價(jià)格大幅度增加，將海工裝備進(jìn)行合理利用，充分發(fā)揮閑置海工裝備的價(jià)值具有重要意義。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電;吊裝平臺(tái);海工裝備。

1 前言

本項(xiàng)目所研究的海上石油鉆井平臺(tái)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)為國(guó)內(nèi)首例，通過(guò)本研究實(shí)現(xiàn)安全高效的吊裝作業(yè)后可以在海上風(fēng)電安裝領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用，有效解決海上風(fēng)電施工機(jī)械資源緊張的問(wèn)題。在石油鉆井平臺(tái)向海上風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中懸臂梁和鉆井包的移除是重中之重，鉆井平臺(tái)鉆井包和懸臂梁的傳統(tǒng)安拆方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)性差。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 案例

基于CJ46和JU2000E石油鉆井平臺(tái)進(jìn)行海上風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)研究，將鉆井平臺(tái)上的懸臂梁和鉆井包進(jìn)行移除，再在平臺(tái)尾部擴(kuò)增超起配重平臺(tái)，并對(duì)平臺(tái)甲板進(jìn)行履帶吊基座加裝，將履帶吊進(jìn)行分體式吊裝組合到鉆井平臺(tái)上。完成履帶吊加裝工作后需對(duì)鉆井平臺(tái)上的1號(hào)甲板吊及擱架進(jìn)行增高工作，對(duì)2號(hào)甲板吊進(jìn)行移除工作并加裝50噸履帶吊，對(duì)3號(hào)甲板吊進(jìn)行移位工作。并在原鉆井平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行輔助設(shè)施和安全設(shè)施的研究。

懸臂梁和鉆井包移除工作通常采用分體式移除，利用浮吊將鉆井包各部件移除后再進(jìn)行懸臂梁滑移工作，使用本方式一般施工周期長(zhǎng)，且各浮吊間的配合工作難度大，水上施工裝備多，作業(yè)成本較高等問(wèn)題，為解決上述問(wèn)題本研究計(jì)劃將懸臂梁和鉆井包進(jìn)行整體式移除，圍繞岸基加固、平臺(tái)樁腿插樁、整體式滑移平衡梁、運(yùn)輸液壓車、整體式存放及各種輔助工具進(jìn)行研究，開發(fā)新工法、專利等技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目中提高安全性和降低成本。

大型履帶吊加裝采用分體式吊裝組合的方式，在履帶吊上平臺(tái)前需對(duì)平臺(tái)甲板進(jìn)行改造增加履帶吊基座，在平臺(tái)尾部加裝超起配重平臺(tái)，新增大型履帶吊擱架。保證大型履帶吊在鉆井平臺(tái)上平穩(wěn)運(yùn)行是本研究的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)之一，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行海上吊裝平臺(tái)多場(chǎng)景多功能的測(cè)量裝置、海上發(fā)電風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)壓載結(jié)構(gòu)、用于海上吊裝平臺(tái)的簡(jiǎn)易風(fēng)速監(jiān)測(cè)裝置、海上風(fēng)電吊裝平臺(tái)的防撞裝置等技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行研究開發(fā)，設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)保證大型履帶吊在鉆井平臺(tái)上安全作業(yè)。

甲板吊進(jìn)行從新設(shè)計(jì)，達(dá)到滿足輔助吊裝的條件，對(duì)甲板吊和擱架進(jìn)行增高、移位、置換等作業(yè)并配套相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助吊裝。并進(jìn)行吊裝平臺(tái)安全防護(hù)裝置的研究，采用新技術(shù)、工法等方式提升整個(gè)吊裝平臺(tái)的安全防護(hù)能力，為整個(gè)平臺(tái)安全高效運(yùn)行提供支撐基于石油鉆井平臺(tái)進(jìn)行海上風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)研究，從石油鉆井平臺(tái)到風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)的轉(zhuǎn)變核心是懸臂梁和鉆井包轉(zhuǎn)換為履帶吊進(jìn)行風(fēng)機(jī)吊裝作業(yè)。

3 研究原理

基于TRIZ理論對(duì)轉(zhuǎn)換過(guò)程中遇到的難點(diǎn)和技術(shù)矛盾進(jìn)行分析，通過(guò)開發(fā)新工法和新工具來(lái)解決問(wèn)題。并對(duì)新工具進(jìn)行有限元分析，確定新工具受力的合理性和安全性。

履帶吊在海上平臺(tái)進(jìn)行吊裝作業(yè)的穩(wěn)定性是整個(gè)研究的核心內(nèi)容之一。利用形態(tài)分析法對(duì)整個(gè)吊裝平臺(tái)進(jìn)行綜合分析，通過(guò)形態(tài)分析法將整個(gè)吊裝平臺(tái)的轉(zhuǎn)換分為懸臂梁和鉆井包的移除、履帶吊在平臺(tái)上組裝、甲板吊及擱架的改變、安全防護(hù)措施新增、電氣系統(tǒng)的完善等多個(gè)獨(dú)立的單元進(jìn)行分析，再通過(guò)方案綜合優(yōu)選來(lái)完成整體的綜合分析。

通過(guò)上述的形態(tài)分析法將整個(gè)吊裝平臺(tái)的轉(zhuǎn)換分解為多個(gè)獨(dú)立的單元后，再次利用形態(tài)分析法對(duì)獨(dú)立的單元進(jìn)行分解，將各獨(dú)立的單元分解為單獨(dú)的要素。如懸臂梁和鉆井包的移除可以分解為平臺(tái)預(yù)壓載、基礎(chǔ)承載力分析、甲板連接結(jié)構(gòu)拆除、電氣系統(tǒng)解除連接、懸臂梁整體滑移、懸臂梁整體存放等多個(gè)單獨(dú)的要素，對(duì)這些單獨(dú)的要素再進(jìn)行下一步的細(xì)分，逐步分解出最基本的物理矛盾和技術(shù)矛盾，從根本上解決技術(shù)難點(diǎn)。

利用上述原理可以將履帶吊在平臺(tái)上組裝分解為甲板新增履帶吊基座、平臺(tái)甲板尾部新增超期配重平臺(tái)、新增履帶吊擱架、履帶吊組裝、履帶吊限位裝置等單獨(dú)的要素。甲板吊及擱架的改變分解為甲板吊移位、甲板吊及擱架增高、甲板吊移除、新增輔助履帶吊等單獨(dú)的要素。

通過(guò)形態(tài)分析法將整個(gè)平臺(tái)的轉(zhuǎn)換工作分解為獨(dú)立的要素，再使用TRIZ理論研究獨(dú)立要素的物理矛盾和技術(shù)矛盾，從最基礎(chǔ)的技術(shù)層面上解決問(wèn)題。

4、結(jié)語(yǔ)

本研究通過(guò)CJ46和JU2000E兩個(gè)石油鉆井平臺(tái)改造為風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)為基礎(chǔ)，進(jìn)行研究大型鉆井平臺(tái)的懸臂梁與鉆臺(tái)、井架采用一體式平板滑移方式進(jìn)行移除的方法，克服了大型浮吊分件吊裝時(shí)安拆不便、水上作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、水上施工裝備多、施工費(fèi)用高等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了懸臂梁、鉆臺(tái)、井架由傳統(tǒng)的浮吊分件吊裝安拆方式向一體式平板滑移安拆方式的重大轉(zhuǎn)變。

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