海上大型构件吊装施工技术管理研究

海上大型构件吊装施工技术管理研究

屈缅

中国电建集团贵州工程有限公司  贵州省贵阳市  550000

摘要：海上风电吊装维修的技术难点较高,为提高吊装维修的顺利开展,可从加强技术问题防范、科学制度运维计划、加强维修范围管理、完善事后管理等要点着手。强化问题预防需确保海上风电吊装维修工作的定期进行,通过彻底检测机组设备状况,并调试设备的各种技术参数,替换或润滑陈旧的机械设备零部件,可以切实做到防患于未然;本文研究传统海上风电吊装维修关键技术,并对基于风电装置构件的吊装维修关键技术进行研究,期望研究内容可以给有关工作者以启示。

关键词：海上风电；运维船；吊装维护

一、传统海上风电吊装维护技术分析

（一）吊装维护要点

在制定海洋风电运维规划时,各发电机组的运转状况需要由科研人员全面掌握,同时还必须关注具体的地质条件、未来可能的天气状况、以及发电机组工作环境等各种因素,以确保维修周期的科学性与稳定性。但如果经济条件许可,还可以配置监控装置在海上风电机组中,以实时监控机组设备,海上风电吊装维修也可以获得更多的依据,维修效能提高、突发状况风险的减少也可以同步进行。另外,重大故障的出现可能性也必须在规划编制过程中充分考虑,同时,需要全面预测不同部件发生故障的可能性和可能产生的成本,以增加对重点环节检测与运维的资金投入,有关投资决策的科学性和合理性也就可以更好地得以保证;强化维修范围控制需关注存在故障的海上风电机组及设备零部件,在开展维修检查过程中,其他部分的预防性维修检查也必须同步进行,其他部分是否需要修理和更新的要求可以据此设定,维修效果的改善可以借助这种保修方法进行。海上的风电维修工作中还必须同步检测其他重要零部件,这一方式可以有效实现运维成本的节省。[1]

考虑到海上风电机组系统会受到出现故障的关键部件影响而出现连锁反应,为了提高海上风电机组系统的稳定性,对关键部件的预防性措施选用也需要受到关注。值得注意的是,预防性维修船也具有一定的局限性,如修理船必须一次携带或带来大量备用零部件和维修用具,尽管可以从长期层次上进行运维成本节约,但是如果企业需要采用更为灵巧、更大载重量的船舶,可能会影响初期成本控制;强化事后管理应重视定期与规律性管理的利弊,以往事后管理多是在故障出现时不进行某一部分设备的日常保养管理,而是故障出现后委托专门维修机构进行保养,而此类情况会使得具体的设备故障出现日期不能准确把握,而且因为前期的维修需要持续进行,且必须存放对应配件,相应的管理成本会因此浪费。对不重要的配件,可以进行传统的事后处理,但针对海上风电机械设备来说,遭受风暴、巨浪、台风等问题的危害,工作人员应当重视风险较高天气下维修工作无法进行带来的危害,同时还必须按照终身的理念进一步加强知识掌握,以提高维修的高效性和规范化。[2]

（二）海上风电运维船

传统海上风电吊装运维技术的运用通常需借助海上风电运维船舶,而海上风电运维船舶的选择则需要综合考量海上风能的近远岸距离、机组事故发生率、天气海情、运维服务经济性、发电能力、维修行为等各种因素,对规模较大的海洋风电场,则通常采取船队型式,所涉及的船只型式多样,如救援监护船舶、专业运维母船、专业运维艇、交通艇、专用工程造船。水上风能维修船为重要的交通运维工具,主要进行水上风电场运营、维修、施工,主要承担储存和运送油品、风机配件、生活供给物资、修理用具,以及为水上风能维修、施工提供应急救援服务和用餐休息等业务。海上风电运维船配置应坚持一定原则,如水上风电场离岸较近且天气较好,可选择普通的运维服务；如海洋风电场离岸更近且气候较复杂多变,就必须选用专门的先进运维作业船舶；如海洋风电场离岸较远且气候较好,就可以选择先进运维母轮和普通运维业轮；如海洋风电场离岸较远且气候较复杂,可选用普通运维业务母船和专业管理运维船舶。管理运维船的主要参数都会受风况、浪高、平均水深、距离等环境因素影响,因此相比于陆上风电设备,海洋风电设备的失效率更高,需要特别关注海洋风能设备管理运维船遇到的更高难度维修方法,以及更严酷的自然环境。而随着海洋风能的高速发展,向离岸或更远处深海迁移的海洋风电场建设将会使得管理运维成本进一步增加,更巨大的运输挑战、更严酷的天气要求、更遥远的海运距离所造成的环境影响也需要更加受到关注,所以,需要更加重视海洋风能管理运维船的升级发展。

二、基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术

（一）方案及装备

海上风机的大部件吊装维修工作通常使用于大型安装船舶或大型起重船,而直升机也用于进行滩涂以及海上等地的海洋风电吊挂维修。但受高速发展的风电科技、环保、风电资源节约等因素冲击,不断向大功率、高空间发展的海上风电,对海洋风机大部件吊装及维修工作提供了许多全新的挑战,比如在200~300m、10MW以上的机组,对起重安装船及浮吊设备的起升高度和吨位需求都将更大,而越来越明显的作业条件约束也将会因此产生,从而使得海洋风电吊挂维修工作的成本将逐步增加。为适应海上风机大组件吊装工作的维护要求,本文将围绕基于海洋风电设备塔筒构件的吊装维修关键技术方法进行深入研究,这一全新的海洋风电吊装维修关键技术方法和装置,可以完成对海洋风电设备塔筒构件的充分利用,在无需适应大型起重装置的情形下,将设备塔筒与吊装维修装置相连并固定,海洋风机的大部件吊装维修就可以利用其自身吊装装置完成。基于风电装置塔筒构造的吊装维修装备,主要由输送系统、提升系统、吊装维修装置等构成,如小型输送舰、导轨、支撑机架、固定卷扬机、电气控制系统、门架式、吊钩组件、拉起机构、变幅机构、液压抱紧装置、自升卷扬机。

（二）工作原理

在基于海洋风电装置塔筒构件的吊装维修技术运用时,必须先通过稳定小输送舰向海洋风电塔筒固定点旁输送吊装维修设备,当船舶锚定后,稳定的小输送舰就需通过与自身稳定的提升系统相轨道所在平面上提供吊装维修装置,同时,沿铁轨将吊装维护装置送至塔筒固定桩上的表面平台(塔筒下方平台)上。在自升卷扬机的帮助下,吊装维护装置可上升至塔筒一定高度,而塔筒与吊装维修装置之间的紧固则通过液压抱紧装置完成。门型臂架也可利用变幅机构完成对风机前缘和末端的全部覆盖,将变幅机构设置在吊装维修装置上,海上风机等重设备吊装维修工作也可由此结构通过使用拉升的方式进行。[3]

（三）性能特点

该吊装维修技术的主要性能优点包括:(1)以往海上风机大部件仅能采用普通起重船或大型浮吊进行吊装作业,施工过程的生产成本相对较高,但现在通过采用基于风电装置塔筒构件的吊装维修技术,海上风机大部件的吊装维修工作可以更加安全、便捷、经济、安全的进行,海上风机运维工作生产成本也随之降低;(2)起重船和大型浮吊设备无法驶近外海和滩涂等地,使以往的风电设备后期吊装维修工作往往无法进行,而采用风电机组塔筒系统的先进吊装维修工艺能克服这类困难;(3)基于风电装置塔筒设计的吊装维护方式,能够对增速箱、发电机、风叶、桨毂,以及各种船用式风能机组等大部件的吊装维修作业提供技术服务,具有较高的实用价值。

三、结语

综上所述,新型海上风电吊装维修技术具有较高的实用价值。在此基础上,论文通过围绕着基于海洋风电设备塔筒构件的吊装维修关键技术进行研究,直观展现了该领域新型海上风电吊装维修关键技术的优越性与使用意义。为了更好地服务于海洋风电吊装维修,以及如何逐步增强该技术的安全可靠性、经济效益等优势,需要受到重点关注。

参考文献：

[1] 杨宝真. 海工工程吊装技术探讨[C]. //2009年度海洋工程学术会议论文集. 2009:532-536.

[2]苏洪雯,夏卫. 桥梁水上提升法安装新技术[J]. 上海公路,2004(3):30-32.

[3] 赵新义. 埕岛西区DPA平台导管架吊装就位技术[C]. //2004年全国工程建设行业大型设备吊装市场研讨会暨技术交流会论文集. 2004:179-181.