編者按:在新能源中,風能開發成本最低,具備大規模發展條件,加速風電建設在現階段成為我國能源戰略的必然選擇。
上海東海大橋100兆瓦海上風電示范項目是第一個由國家發改委正式核準并列為示范項目的大型海上風電項目,也是三航涉足海上風電建設的一個契機,有機遇也有挑戰。寧波分公司作為新領域開拓的先行者,在沒有經驗可循的情況下摸著石頭過河,信心有之,成績有之,困難有之,無奈亦有之。但我們始終堅信,三航人能夠在海上風電施工領域打勝漂亮的一仗。
12月6日下午,東海大橋海上風電工程第十臺風電機整機通過“三航風范”號雙鉤聯動,完成起吊、平移、對位等一系列動作,15時40分,借助軟著陸系統和精對位裝置,實現風電機塔筒底座與基礎承臺過渡段塔筒準確無誤地對接,安裝完成。
東海大橋海上風電工程是我國第一個海上大型風電示范項目,海上大型風電機安裝在國內沒有成熟的技術和經驗可以借鑒。在設計安裝方案時,要考慮到海上作業受風向、風速、潮差、暗涌、過往船只的影響,為減少海上作業,安裝方案設計為風電機陸上整體組裝、海上整體運輸、海上整體吊裝。
2009年3月20日,東海大橋海上風電場首臺風電機整體吊裝成功。
2009年9月4日,東海大橋海上風電場首批3臺風電機并網發電。
2009年10月20日,首次使用“三航風范”號起重船自行完成第四臺風電機的海上整體吊裝。
至今,10臺風電機的成功安裝,工藝流程日漸成熟。11月19日,出席中國工程院第91場工程科技論壇“我國海上風電場建設重大工程問題研究”會議的院士、專家、學者80余人來到沈家灣風電機安裝基地進行調研考察,對安裝工藝作了充分肯定。
陸上整體組裝:大風間隙“搶”時間
11月28日,沈家灣風電機陸上整體組裝基地,東海大橋海上風電工程第十臺風電機陸上整體組裝完成,被兩個豎向井字架和一個橫向平衡梁穩穩地固定在601號工程駁主甲板一側,另一側,其余2個井字架正靜靜地等待著第十一臺風電機的整體“入駐”。
可直到12月1日,第十一臺風電機葉輪與輪轂總成仍置放在工裝臺車上,就等著風小的時候用履帶吊起吊組裝。一個完整的風電機分別需要3片葉輪、一個連接葉輪的輪轂、一個機艙和上、中、下3節塔筒。由于風電機葉輪是玻璃鋼材質,絕對不允許發生碰撞,而且必須在5級風以下才能吊裝。而沈家灣恰恰地處風區,又正值冬季寒潮頻繁,承擔整機組裝的工程駁始終處于晃動中,風電機陸上整體組裝環節成為工程的瓶頸。
工程技術人員經過周密測算,通過多次軟件模擬吊裝、現場試吊,最終制定了一套完整的機艙葉輪與塔筒組裝的吊裝方案,使人、機、物達到最佳配合,保障了風電機陸上整體組裝施工質量與施工安全。
受風的影響,風電機安裝的有效工作日并不多,一天中的有效作業時間也很有限,風電機整體組裝占用空間大,夜間照明范圍有限,黑夜里高空作業難以實施,因而工期十分緊張。從早上6點到晚上7點左右,滿打滿算一天也只有12到13小時的工作時間,如果再受到風的影響,就只有等待的份了。如何最大限度地利用有效時間,成為項目部千方百計要解決的一大難題。
項目部工程技術人員及時總結經驗、改進施工工序,如在固定下部塔筒的同時,做好上部吊架的拼裝和中塔筒起吊準備工作。這樣一來,大大提高了工效,節省了近一半時間。夜間雖不能進行高空作業,項目部就進行塔筒安裝、構件移動等低空作業和組裝準備工作?! ?br /> 海上整體運輸:
專用工程駁 “請纓”克難題
風電機整機外形龐大,單機高度達123米(含葉片高度),風葉單片長度有45米,和輪轂組裝后旋轉直徑達90多米,迎風面積達600多平方米,途中行駛3到4個小時,穿過金山航道等船舶航行密集水域,極易在海上運輸過程中因船舶搖晃造成重心移位、風機傾斜等。公司新建的6000噸級專用工程駁——601號船的到來解決了這個難題,每航次可同時運送2臺。該大型工程駁是為東海大橋海上風電工程3兆瓦以上風電機預拼裝和海上整機運輸而度身定做的。
為了防止風電機傾斜,專用工程駁兩側的井字架和自行設計的平衡梁裝置組成“最佳拍檔”,以此來固定風電機上部,塔筒底部固定則采用工程駁安裝底座與風機下塔筒加強連接的方法。同時,為了確保航行安全,每次拖航都會邀請海事巡邏艇全程保駕護航以應對復雜惡劣的海況條件?! ?br /> 海上整體吊裝:
“穩”中求勝 精益求“精”
風電機海上整體吊裝,“穩”與“精”是關鍵。
海上風機整體吊裝由于受到海風、海浪、暗涌等影響,要求下塔筒與基礎承臺上的過渡段塔筒連接處法蘭不能有絲毫磨損,設計要求吊裝時重力加速度小于0.3個標準值,相當于一位老人緩慢地坐到沙發上的速度。如何避免在風、浪、涌的影響下起重船搖晃導致塔筒撞擊,使之實現穩妥對接是個難題。工程技術人員聯合上海交通大學合作研制了適用于海上風電機整體吊裝的軟著陸裝置,實現風機整體平穩、安全、可靠地安裝就位。后經港灣院現場測試,吊裝時重力加速度遠遠小于設計要求。同時,專為海上風電機安裝設計制造的2400噸起重船“三航風范”號的加入也大大增加了吊裝的穩定性。
風電機底座與基礎承臺過渡段塔筒法蘭之間有96個高強度螺栓,如何在風電機著陸的同時做到螺栓的精確定位,也是整機吊裝的關鍵之舉。工程技術人員聯合同濟大學開發研制了同步頂升精定位裝置,輕松自如地使風電機整機經過平移和回旋實現螺栓精對位。此外,又專題研發了起重船吊鉤中心GPS定位系統,使吊裝風機的起重船能快速、精確地到達指定船位?! ?br /> 公司承建的東海大橋海上風電場,將成為中國海上風電事業的一個里程碑。而未來,也將會有越來越多的風機出現在我國3.2萬公里海岸線上。期待著到那時,三航人帶著日益成熟的工藝和技術,忙碌在海上風電建設第一線,為國家風電事業的發展添磚加瓦。(周元芳 周海萍 鮑姝燕)