張程遠，項建強

(1. 福清海峽發(fā)電有限公司，福建 福州 350300； 2. 中國三峽新能源(集團)股份有限公司山東分公司，山東 濟南 250000)

隨著我國海上風電技術的不斷創(chuàng)新和進步，國內(nèi)海上風機單機容量不斷增大，2020年7月，三峽集團與東方電氣集團聯(lián)合研發(fā)的當前亞太地區(qū)最大、全球第二大的10 MW海上風電機組在福清興化灣海上風電場二期項目安裝并網(wǎng)，刷新了國內(nèi)海上風機單機容量新紀錄，本文以福清興化灣海上風電場二期項目10 MW海上風電機組安裝為例，詳細概述大兆瓦海上風機風輪吊裝的關鍵技術[1-2]，為后續(xù)10 MW+海上風機吊裝積累施工經(jīng)驗。

1 項目概況

福清興化灣海上風電場二期項目地處福清市江陰半島，總裝機容量280 MW，共規(guī)劃安裝45臺風機，涵蓋1臺10 MW海上風機(型號：DF185-10000)。機組額定功率為10 000 kW、三葉片、上風向、直驅型、雙驅動電動變槳、低速同步永磁發(fā)電機。10 MW機組葉片90 m長，風輪直徑185 m，輪轂中心高距海平面115 m，機組由輪轂裝配、葉片、發(fā)電機裝配、機艙裝配、塔筒裝配等五大部件組成。機組部件具體參數(shù)信息見表1。

2 施工船機設備

選用國內(nèi)先進的第三代自升式風電安裝船“三航風和”號進行10 MW海上風機安裝，“三航風和”號型

表1 DF185-10000風電機組主要部件參數(shù)表

長90 m，型寬40.8 m，擁有1 200 t和360 t 2臺液壓繞樁全回轉型式起重機，為國內(nèi)首創(chuàng)，主吊最大吊高可達甲板面以上130 m。樁腿長度為89.7 m，其最大作業(yè)水深可達50 m。選用船長約100 m、寬約22 m的5 000 t大型多功能駁配備大抓力錨(約3 t)和錨機 (不少于30 kW)作為廠商運輸船?？慷ㄎ淮?，提高抗涌浪能力，以及配備其他施工船舶配合施工作業(yè)?！叭斤L和”號參數(shù)見表2。

3 風電機組安裝方案

10 MW海上風機采用大部件分體安裝、風機葉片采用風輪整體安裝方案[3-4]。風機部件海運至機位交貨后進行吊裝，海上風機分體安裝主要包括塔筒、機艙、發(fā)電機吊裝、葉片與輪轂組裝、風輪起吊與發(fā)電機對接、消缺及調(diào)試等。葉輪組拼型整體吊裝工藝見圖1。

表2 “三航風和”號基本性能參數(shù)

圖1 葉輪組拼型整體吊裝工藝流程圖

4 葉輪組拼型風機吊裝控制要點

風輪吊裝需要提前在安裝船甲板上完成葉片與輪轂的組拼工作，葉片采用雙吊機協(xié)同操作進行葉片過駁和組拼，組拼過程需提前在2只兔兒葉片處布設好攬風系統(tǒng)，3支葉片拼裝過程要連續(xù)，一旦開始就需要不間斷作業(yè)，直到3支葉片全部拼裝完成，禁止1支或2支葉片后中斷作業(yè)，確保葉輪保持平衡狀態(tài)。葉輪組拼型風機吊裝控制要點見表3。

表3 葉輪組拼型風機吊裝控制要點

5 10 MW海上風機葉輪安裝技術

5.1 船舶進點定位

“三航風和”號通過船上GPS及DP動力定位系統(tǒng)進行精準進點；根據(jù)安裝船定位情況，有序安排配套運輸駁、定位駁進點。

5.2 塔筒安裝

底段塔筒在塔筒廠內(nèi)提前預組裝后豎直運輸至現(xiàn)場，由主起吊機直接起吊；中上段、中下段及頂段塔筒采用2臺吊機協(xié)同配合進行起吊安裝。

5.3 機艙安裝

安裝風機廠商提供的專用吊索具，采用回轉平臺上的2個10 t卷揚機作為機械纜風系統(tǒng)，吊裝前先進行試吊尋找重心后拆除運輸工裝，1 200 t主起吊機起吊機艙至塔頂正上方約0.5 m處，指揮吊機緩慢移動機艙位置，利用導正棒引導機艙到塔架法蘭孔正確位置，并緩慢下降直至導正棒穿過法蘭孔，在機艙下降塔筒直至導正棒穿過法蘭孔，在機艙下降塔筒頂法蘭約20 cm處點動下降，直到機艙偏航法蘭孔與塔架頂法蘭孔對齊，主鉤下鉤，直到2個法蘭面完全貼合，穿上螺栓。按廠家提供的標準要求完成螺栓緊固。機艙吊裝見圖2。

5.4 發(fā)電機安裝

將發(fā)電機吊至發(fā)電機翻身吊具上，2臺吊機緩慢同時提升吊鉤，達到一定高度后，緩慢抬高主吊車的吊鉤使發(fā)電機翻身(約85°狀態(tài))，緩慢下降吊鉤，然后通過輔助吊點和拆卸吊點將輔助吊梁拆卸下來；主吊機提升的同時牽引發(fā)電機，使發(fā)電機與機架的法蘭面方向對正；當發(fā)電機端面與機艙端面接近時，穿入所有機架與發(fā)電機連接螺栓。發(fā)電機吊裝見圖3。

圖2 機艙吊裝實例圖

圖3 發(fā)電機吊裝實例圖

5.5 DF185-10000海上機組風輪吊裝

5.5.1 風輪組拼

1)葉片起吊。葉輪組裝場地為“三航風和”號甲板，因葉片長度太長，雙機抬吊2支點無法滿足2吊機在組拼葉輪時吊裝半徑，則采用主吊機單鉤起吊：配備18 m長的橫梁、2根吊帶。吊帶寬度300 mm，每根至少承重25 t。同時，考慮到葉片與輪轂法蘭對接時存在兩接觸面垂直度誤差，通過吊梁安裝30 t電動葫蘆在與輪轂對接時進行微調(diào)。

2)風輪組拼。葉片起吊時處于揮舞狀態(tài)，則在葉根處安裝2根系纜進行葉片旋轉控制，在吊梁上再安裝2根系纜進行臨近甲板時葉根系纜的轉換，保證在葉片對接輪轂全過程中的平穩(wěn)穩(wěn)定。將第一片葉片慢慢吊于輪轂葉根軸承法蘭接口處進行組裝。通過安裝調(diào)試電源盒對輪轂軸承進行變槳微調(diào)，使葉片根部0度刻度線零點與葉根軸承轉盤上的0標記線對正。調(diào)整葉片位置，使所有螺栓順利穿入變槳軸承孔內(nèi)，帶上螺母，按要求緊固螺栓。葉片安裝后應在該葉片輔助吊點處墊上泡沫板，避免葉片安裝后重心偏離造成側翻。以同樣方式安裝其他2葉片。

5.5.2 風輪吊裝

1)主副吊機就位，按設備廠家要求掛好吊具。

2)人工攬風配置。在2支Y字呈上葉片使用護套安裝2根牽引攬風繩(破斷5 t，長度約400 m)。

3)葉輪起吊翻身。第一步：1 200 t主吊機吊臂抬升角度約70°，放下360 t副鉤掛葉輪主吊耳，360 t輔吊掛葉輪溜尾；第二步：抬吊到約40 m開始輔吊不再上升，主吊繼續(xù)升鉤；第三步：主鉤升到約甲板面100 m高度時，葉輪翻身到位，解開輔吊溜尾并將其移去。

4)葉輪對接。葉輪完成翻身，葉片豎直狀態(tài)(約5°仰角)時，開始主臂旋轉風輪安裝姿態(tài)(約270°回轉)至發(fā)電機位置，對接葉輪和發(fā)電機，穿上連接螺栓，帶上墊片和螺母，取下定位銷換成安裝用的螺栓，并按要求緊固力矩。為控制風輪在翻身與旋轉姿態(tài)時穩(wěn)定，利用風輪兩兔兒的牽引攬風繩進行姿態(tài)穩(wěn)定及控制風輪與主吊同步動作。纜風繩與風輪角度越大穩(wěn)定效果越好，因“三航風和”號甲板面積有限，則配備兩艘錨艇進行輔助配合纜風繩牽引。風輪吊裝見圖4。

圖4 風輪吊裝實例圖

6 結 語

本文以亞太地區(qū)單機容量最大的10 MW海上風機吊裝為工程實例，詳細介紹其風輪安裝施工工藝、重難點控制及安裝施工技術，為后續(xù)10 MW+大容量海上機組吊裝施工提供了技術參考。