海上风电项目叶轮整体吊装施工技术探讨.pdf
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1、0引言海上风电是我国“一带一路”倡议及新能源规划的重点产业,是推动沿海经济发达地区能源转型的重要手段。大力发展海上风电不仅可以满足东部用电需求,也是加快我国实现绿色发电目标的重要途径。到2023年,全球海上风力发电装机总容量将达到1 800万kW左右,而中国是全球主要风力发电国家,风力发电机装机容量约占全球的4/5。在海上风电工程中,风机叶轮的整体吊装是施工难点。风机叶轮系统由叶片和轮毂组成,通常一款机型适配多种长度的叶片,叶轮系统重心位置随着叶片的不同而改变,由于叶轮系统尺寸大,需要2台起重机配合吊装1,因此叶轮系统吊装是整个吊装过程中相对困难的环节。研究不同的叶轮系统吊装方式,有利于降低吊
2、装成本,规避吊装安全风险2。本文结合案例项目和吊装设备的基本情况,探究海上风力发电机组叶轮整体吊装施工技术,以期为海上风力发电机组安装提供参考。1工程概况华能大连市庄河海上风电场址1(350 MW)项目位于大连市庄河海域,场址中心离岸距离约35.2km,水深为2634 m,规划面积约55.8 km2,装机规模为350 MW。本项目实际装机容量为351.8 MW,安装24台“海装”H171-6.2 MW 风力发电机组、26台“东气”DEW186-7.5 MW和1台“海装”H171-8.0 MW风力发电机组,场址机位布置如图1所示。单机容量8.0 MW单机容量6.2 MW单机容量7.5 MW风机编
3、号10号升压站图1庄河海上风电场址1项目机位平面2风机参数和安装风电船舶数量及性能2.1风机参数(1)“海装”H171-6.2 MW 风力发电机组参数见表1,6.2 MW风机叶轮的直径为171 m,轮毂中心高度为105 m,具体参数见表1。表16.2 MW风力发电机组参数序号123456部 件底段塔筒中段塔筒顶段塔筒机 舱轮 毂叶 片尺寸(长宽高,m)5.86.020.7015.355.832.4444.725.3535.04712.26.07.96.383.64.813.37重量(t)1741201102228026备 注三节塔筒总高度为88.192 m不含吊具重12 t171 m的叶轮,重
4、158 t(2)“海装”H171-8.0 MW风力发电机组参数见【作者简介】杜海涛,男,山东济宁人,任职于中国铁建港航局集团有限公司新能源分公司,工程师,研究方向:海上风电施工技术及管理。【引用本文】杜海涛.海上风电项目叶轮整体吊装施工技术探讨 J.企业科技与发展,2023(6):97-101.海上风电项目叶轮整体吊装施工技术探讨杜海涛(中国铁建港航局集团有限公司 新能源分公司,广东 珠海 519000)摘要:近年来,随着国家海上风电能源建设的快速发展,大量船舶投入海上风电领域的开发。文章以华能大连市庄河海上风电项目风机安装为例,介绍该项目中5艘风电安装船进行风机叶轮整体吊装的施工技术,明确各
5、风机作业船组对应的海上定位方式、叶片装船方位、吊装方式,提出质量验收标准和施工安全措施,为海上风电施工提供参考。关键词:海上风电;叶轮支架;叶片组队;叶轮吊装中图分类号:TV52文献标识码:A文章编号:1674-0688(2023)06-0097-05企业技术实践杜海涛.海上风电项目叶轮整体吊装施工技术探讨97表2,8.0 MW风机叶轮的直径为171 m,轮毂中心高度为105 m,具体参数见表2。表28.0MW风力发电机组参数序号123456部件底段塔筒中段塔筒顶段塔筒机 舱轮 毂叶 片尺寸(长宽高,m)6.46.520.7015.626.432.4444.725.6235.04712.26.
6、07.96.383.64.813.7重量(t)1741201102308027备注三节塔筒总高度为88.192 m不含吊具重12 t171 m的叶轮,重161 t(3)“东气”DEW186-7.5MW风力发电机组参数见表3,7.5MW风机叶轮直径为186 m,轮毂中心高度为115 m,具体参数见表3。表37.5 MW风力发电机组参数序号1234567部件底段塔筒中1段塔筒中2段塔筒顶段塔筒机舱轮毂叶片尺寸长宽高(m)7.57.5127.57.523.57.56.429.76.45.229.810.156.08.347.336.22914.96.4重量(t)14613112710627679.8
7、31备注三节塔筒总高度为95 m不含吊具重23 t186 m的叶轮,重172.8 t2.2安装风电船舶统计本项目风机安装共计5艘风电安装船,各船的性能指标见表4。表4庄河1项目海上风场风电安装船性能指标表船舶名称中船海工101大桥向阳国电投001铁建风电01铁建鑫鹏类型非自航自升式非自航自升式非自航自升式自航自升式坐底式船长(m)9387.510010590船宽(m)4142404250型深(m)7888.57.2最大起重量1 000t25 m800 t25 m800 t25 m1 300t19 m380 t30 m最大起重高度(m)115108.9115120120桩腿数量(个)4444桩腿
8、参数(m)4.085三角型桁架式3.7578.64.285桩靴底面积(m2)97.759087.2133.65预压荷载(吨/桩)6 0006 2106 7437 200拔桩力(吨/桩)3 6003 6003 6004 5003叶片整体吊装施工措施本工程的“东气”DEW186-7.5MW机型,叶片长度达91 m,叶轮直径为186 m。根据风机厂商要求,叶片需过驳至平台船后与轮毂进行组装,组装完成后的整体设备吊装难度大,因此本项目提出以下应对措施及施工方案。(1)与风机厂家沟通,确定风机部件尺寸,获取风机安装技术文件,邀请风机厂家到场进行技术指导。(2)与当地海洋天气预报机构建立联系,获得准确的中
9、长期海洋天气预报,掌握可作业天气的时间,确保抓住每一个可作业窗口期。(3)确保现场只有一个指挥人员且始终在场,其他人员积极配合并服从指挥调度。(4)加强吊车间的配合作业,注意协调统筹,避免磕碰,完善组装技术与安全措施,提高现场人员调配的效率。(5)研讨吊装方案,根据平台船起吊半径对叶轮安装支架进行准确的定位摆放。(6)起吊叶轮时,挂在轮毂吊座上的圆形吊带和挂于下方叶片的扁平吊带需同时上升,下方的叶片上升速度慢于上方的2支叶片,整个过程始终保持叶片离开地面;同时,引导牵绳操作人员控制叶轮方向,使其不会因风向改变而出现晃动;待叶轮吊至竖直位置时,拆卸辅助吊机的吊带和叶片护板。(7)将叶轮系统起吊至
10、主机高度后,主机中的工作人员指挥吊车缓慢移动,引导牵绳配合吊车,使叶轮靠近主机后将定位销穿入轮毂螺栓孔。4叶片组队工艺及叶轮吊装风机叶轮整体安装包括叶片与轮毂的组装、叶轮的吊装以及与主机对接的过程。本工程叶轮的吊高及吊重要求均小于前道工序的机舱吊装,故此处不进行各船吊高、吊重复核。4.1叶轮支架安装本工程共计 3 种风机类型,其中 6.2 MW 与 7.5MW风机叶轮受沉桩施工进度及风机加工制作进度的影响,部分风电船需要2种风机交替安装,因此采用一种适应于本工程2种不同机型叶轮整体安装的工装叶轮通用安装支架(如图2所示)。海装安装支架东气连接法兰延伸支架图2通用叶轮支架示意当需要进行6.2 M
11、W风机叶轮施工时,直接在基础底座上使用螺栓与轮毂底座连接;当需要进行7.5MW 风机叶轮施工时,在基础底座上安装过渡法兰段,过渡法兰段下部使用高强螺栓与底工装连接,顶部使用螺栓与叶轮底座连接,从而实现2种机型叶轮企业科技与发展,2023年,第6期,总第500期98的整体安装功能。4.2叶轮吊装方式叶轮吊装前应检查吊具的完好性,吊装过程中需注意安全,叶轮下严禁站人。叶轮起吊方式及吊索具示意如图3及表5所示。对折使用叶片护套6 m53426781图3叶轮起吊吊具示意表5叶轮吊具明细序号12345678名称特制吊耳组件高强环形吊带缆风绳V型护板叶片护套缆风绳环形吊带弓形卸扣螺栓M39209特制吊耳吊
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