汪 崢

（中交第三航務(wù)工程局有限公司，上海 200032）

0 引 言

風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源，近年來發(fā)展迅速。相比陸上風(fēng)力發(fā)電而言，海上風(fēng)力發(fā)電具有風(fēng)速快、噪音污染小、電磁波干擾小等諸多優(yōu)點(diǎn)，從而成為新能源發(fā)展新的增長點(diǎn)。

1 海上風(fēng)電發(fā)展概況

1991年丹麥建成第一個(gè)海上風(fēng)電場，2000年又在哥本哈根灣建設(shè)了世界上第一個(gè)商業(yè)化意義的海上風(fēng)電場。此后，海上風(fēng)電進(jìn)入了商業(yè)化開發(fā)階段。近幾年世界風(fēng)電產(chǎn)能每年都在快速增長，2011年共有235臺風(fēng)電機(jī)組在九個(gè)風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，總?cè)萘窟_(dá)866.4MW。我國近海風(fēng)能資源預(yù)計(jì)可達(dá)7.5億kW，是陸上風(fēng)能資源3倍，2010年國內(nèi)第一個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目——上海東海大橋100MW海上風(fēng)電示范項(xiàng)目已經(jīng)建設(shè)完成，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)國家最新的能源規(guī)劃，中國海上風(fēng)電的發(fā)展目標(biāo)為2015年達(dá)到5000MW，2020年達(dá)到30000MW。目前，中國沿海由北至南已經(jīng)規(guī)劃的海上風(fēng)電項(xiàng)目總計(jì)約24個(gè)，總裝機(jī)容量超過25000MW，預(yù)計(jì)到2020年中國有望成為全球海上風(fēng)電總裝機(jī)容量的第一大國。

2 自升式風(fēng)電安裝船現(xiàn)狀

現(xiàn)有海上風(fēng)電機(jī)組一般由基座、風(fēng)機(jī)塔筒、機(jī)艙（含葉片）3個(gè)主要部件組成，相對于陸地而言，海上環(huán)境惡劣，施工難度大。早期的海上風(fēng)機(jī)安裝大多采用半潛船或起重船實(shí)施，但這種施工方式定位能力差、效率低，受風(fēng)浪干擾特別大。

自升式專用安裝船，通過平臺依靠樁腿的升降，在工作時(shí)避免了波浪載荷對平臺穩(wěn)定性的影響，同時(shí)獲得了精確定位和測量觀測控制垂直度的條件。該施工平臺將樁基定位，打樁，風(fēng)電機(jī)組起重安裝功能合為一體，技術(shù)先進(jìn)，效率高。

由于風(fēng)電機(jī)組安裝船在海上風(fēng)機(jī)安裝方面的巨大優(yōu)勢（見圖1），國內(nèi)外諸多企業(yè)都在投入巨資加快步伐進(jìn)行著力研究，掌控市場主動(dòng)權(quán)。先后研制并建造了第一代、第二代、第三代自升式風(fēng)電機(jī)組安裝船，并在風(fēng)電場施工中成功投入使用，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著國內(nèi)造船企業(yè)技術(shù)工藝水平的不斷提升、設(shè)備配套能力不斷完善，越來越多的船東選擇將船舶放在國內(nèi)建造，國內(nèi)企業(yè)面對巨大機(jī)遇和大好前景，同時(shí)開始研發(fā)并成功設(shè)計(jì)建造了幾條船舶。目前國內(nèi)設(shè)計(jì)建造風(fēng)電機(jī)組安裝船技術(shù)日趨成熟。

圖1 海上風(fēng)電機(jī)組安裝船

圖2 潤邦海洋建造的“藍(lán)潮1001”在東海一期修理安裝風(fēng)機(jī)

3 自行研制的自升式風(fēng)電機(jī)組安裝船技術(shù)方案

3.1 功能定位

1）具備頂升狀態(tài)分體安裝（單件安裝、兔耳式安裝和甲板拼三葉后吊裝3種方式）單機(jī)6MW風(fēng)機(jī)的能力；

2）具備打樁功能，能打最大重900t單樁；

3）浮態(tài)可作起重船用。

3.2 總體描述

該船為箱形，鋼質(zhì)、單底、單甲板，尾部兩舷設(shè)有甲板室，艏部、艉部右舷支腿各設(shè)有起重機(jī)，帶有4根樁腿及相應(yīng)的抬升系統(tǒng)，作業(yè)時(shí)樁腿立于海床上并將船體舉升離開水面，避免風(fēng)浪對船體作業(yè)產(chǎn)生影響。抬升驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)。平臺為非自航，但具備作業(yè)現(xiàn)場自動(dòng)移船及動(dòng)力定位系統(tǒng)。

3.3 主要尺度（見圖3）

船 長/m 81.6

型 寬/m 40.8

型 深/m 7.2

設(shè) 計(jì) 吃 水/m 4.7

最大作業(yè)水深/m 40

甲板載貨面積/m22000

可 變 載 荷/t 2900

滿載排水量/t 14311

滿 載 吃 水/m 4.9

環(huán) 境 溫 度/℃ -20～45

設(shè) 計(jì) 溫 度/℃ -9.9～45

甲板承重能力/t/m212

自 持 力/d 30

航 區(qū) 近海拖航、近海作業(yè)

定 員/人 25+50 人

4 主要設(shè)備

4.1 抬升系統(tǒng)

該平臺抬升系統(tǒng)為液壓插銷式，由樁腿、插銷及抬升油缸組成，每個(gè)樁腿設(shè)兩組抬升裝置。每組抬升裝置有1個(gè)環(huán)梁，在環(huán)梁上安裝3個(gè)插銷及6個(gè)抬升油缸。插銷安裝在環(huán)梁上，環(huán)梁通過抬升油缸與船體結(jié)構(gòu)相連。當(dāng)插銷插入樁腿的銷孔后，通過伸縮抬升油缸實(shí)現(xiàn)平臺（或樁腿）的升降。當(dāng)兩組抬升裝置交替工作時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)平臺的爬升。

該液壓抬升系統(tǒng)的樁腿為圓柱形鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，在樁腿上面，根據(jù)升降系統(tǒng)的插銷形式布置有等距的“鵝卵”狀銷孔，樁腿下部設(shè)有樁靴。平臺主體通過插銷、銷孔連接在樁腿上。

圖3 自升式風(fēng)電機(jī)組安裝船

4.2 主起重機(jī)

該起重機(jī)額定起重量為1000t，吊距為25m，布置在船體樁腿中心，為繞樁式全回轉(zhuǎn)重型起重機(jī)；吊高為甲板以上110m。起重機(jī)所有的絞車和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)和控制。起重機(jī)采用繞樁形式很大的好處是占用甲板面積小，并且浮態(tài)起重時(shí)不受樁腿干擾。

對主起重機(jī)的要求是能起吊最大900t的單樁和分體式安裝5MW風(fēng)機(jī)。由于分體安裝風(fēng)機(jī)的起重量最大為400t，1000t的起重量完全能滿足這兩方面的需求。另外為了滿足多方面起重需求，還配備了150t的副鉤和兩個(gè)10t的索具鉤。

4.3 副起重機(jī)

該起重機(jī)在平臺頂升狀態(tài)下額定起重量為360t，布置在船體樁腿中心，為繞樁式全回轉(zhuǎn)重型起重機(jī)。起重機(jī)所有的絞車和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用電液驅(qū)動(dòng)和控制。該副起重機(jī)的配備是為了滿足平臺上拼裝兔子頭和翻樁的需求。

4.4 主柴油發(fā)電機(jī)組

為了滿足各種工況下船舶功率的使用，該船配置了4臺1800kW的主柴油發(fā)電機(jī)。

4.5 推進(jìn)系統(tǒng)

該船不具備自航能力，但具有輔助推進(jìn)的功能，可在作業(yè)海域不依靠拖輪自行移動(dòng)。艏艉均配備兩臺全回轉(zhuǎn)舵槳使平臺具有DP1 動(dòng)力定位性能，機(jī)動(dòng)性好，窄航道內(nèi)進(jìn)退自如。

5 結(jié) 語

自升式風(fēng)電安裝船是海上風(fēng)電施工的關(guān)鍵設(shè)備，它能滿足大型風(fēng)場建設(shè)采用分體安裝工藝的需要，以降低安裝作業(yè)的條件要求，海域適應(yīng)性更強(qiáng)。

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