文 | 牛文獻(xiàn)，李慶喜

風(fēng)電塔筒整體滾裝方案設(shè)計(jì)

文 | 牛文獻(xiàn)，李慶喜

風(fēng)能是沒(méi)有公害的能源之一，而且它取之不盡，用之不竭。對(duì)于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。海上風(fēng)電亦是可再生能源發(fā)展的重要領(lǐng)域，是推動(dòng)風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要力量，是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要措施。我國(guó)海上風(fēng)能資源豐富，加快海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)，對(duì)于促進(jìn)沿海地區(qū)治理大氣霧霾、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式具有重要意義。

風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)電機(jī)組。這種風(fēng)電機(jī)組，大體上可分風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)和塔筒三部分。塔筒是支承風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架，一般情況下塔筒修建得比較高，為的是獲得較大和較均勻的風(fēng)力，同時(shí)塔筒又要有足夠的強(qiáng)度。由于風(fēng)電使用環(huán)境都比較差，塔筒的拼裝工藝又比較復(fù)雜，因此使得塔筒整根交付使用已經(jīng)成為重要方式。由于其長(zhǎng)度及直徑影響塔筒運(yùn)輸?shù)闹饕獮楹Ｉ线\(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)難度比較大。

工程概況

本文主要針對(duì)風(fēng)電塔筒整根滾裝上船方案及施工過(guò)程方案的編制進(jìn)行闡述，相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容可以作為其他項(xiàng)目參考。本次上船塔筒圖1所示主要參數(shù)為：塔筒最大直徑為6200mm，長(zhǎng)度為78000mm，塔筒總重為760t。滾裝過(guò)程：由塔筒拼裝碼頭滾裝上運(yùn)輸船舶就位固定。

本次塔筒滾裝運(yùn)輸所使用的拖輪為寧海拖 3002，船籍：南京，拖輪總長(zhǎng)為42m，型寬10m，型深5m，主機(jī)動(dòng)力為3600HP。駁船采用寧海駁16001，船籍南京，駁船總長(zhǎng)為110m，型寬32m，型深7.5m，總載重為10000t，調(diào)載能力為5000m3/h，有效裝載面積為100m×30m。海上運(yùn)輸是采用吊拖形式如圖2所示。

滾裝方案中軌道選擇

啟運(yùn)港資料：根據(jù)我們實(shí)際測(cè)量，啟運(yùn)港的潮位在0.6m時(shí)，碼頭面到水面的距離為2.70m。高潮時(shí)的潮位在1.40m時(shí)，碼頭面到水面的距離為1.88m，這與潮汐表中的數(shù)據(jù)基本相符。啟運(yùn)港低潮位的潮高在0.4m-0.7m，潮汐表如圖3所示。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們選擇低潮位0.6m時(shí)（碼頭面到水面距離為2.70m）滾裝塔筒，“寧海駁16001”裝貨后最大壓載吃水4.0m，干舷的高度為7.5-4.0=3.5m，如果“寧海駁16001”的軌道高度選擇0.4m，則碼頭軌道高度為：3.5 +0.4-2.70=1.20m，我們考慮到潮汐及橫向調(diào)載等情況，為了確保安全的滾裝，把軌道的高度定在1.4m（留有0.2m的富余）。

滾裝方案中牽引力計(jì)算

塔筒滾裝上船過(guò)程中由兩臺(tái)10t卷?yè)P(yáng)機(jī)拖移上船，為了防止塔筒滾裝過(guò)程中出現(xiàn)意外，另外在碼頭還設(shè)置兩臺(tái)10t卷?yè)P(yáng)機(jī)起保護(hù)作用。卷?yè)P(yáng)機(jī)布置圖見(jiàn)圖4。

塔筒總重 G=760 t，有軸承的車輪運(yùn)行阻力一般為7kg/t，整個(gè)塔筒滾裝拖動(dòng)阻力f=7×760=5320 kg=5.32 t。塔筒滾裝上船是支持中心跨距40000 mm，塔筒滾裝過(guò)程爬坡高度差為350 mm，因此爬坡角度θ=arctan (350/40000)= 0.5°。安全系數(shù)取1.2，計(jì)算得到塔筒滾裝時(shí)所需所有牽引力F= 13.3 t。上岸我們選擇兩個(gè)牽引點(diǎn)，每個(gè)牽引點(diǎn)有一個(gè)滑車，選用滑車應(yīng)該承受大于6.65t的牽引力。受力圖如圖5所示。

實(shí)際我們選用牽引拉力為10t的卷?yè)P(yáng)機(jī)（卷?yè)P(yáng)機(jī)上鋼絲繩可以提供10t拉力），滑車采用倍率為4，每個(gè)拉點(diǎn)可提供40t的拉力，滿足塔筒滾裝實(shí)際工程要求。

滾裝過(guò)程

一、運(yùn)輸船舶靠港

風(fēng)電塔筒滾裝前運(yùn)輸船舶進(jìn)行靠港作業(yè)，由于塔筒長(zhǎng)度較大，運(yùn)輸船舶采用尾靠靠泊位的方法靠在碼頭，運(yùn)輸船靠泊時(shí)以尼龍纜為主，并盡量地收緊，鋼絲纜繩保持一定的力度，以便穩(wěn)住船身，防止損傷碼頭。纜繩不得帶在有棱角的地方及銳器上，以防纜繩受損拉斷，且多帶保險(xiǎn)纜。

二、滾裝前準(zhǔn)備工作

為保證作業(yè)過(guò)程的順利進(jìn)行，提前收聽(tīng)氣象預(yù)報(bào)，密切注意天氣，選擇良好的氣象和海況作業(yè)；作業(yè)過(guò)程中申請(qǐng)海事在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)，以防過(guò)往船舶影響操作；同時(shí)，拖輪要保持24小時(shí)值班，守聽(tīng)甚高頻，提醒過(guò)往船舶注意，機(jī)艙備車保持隨時(shí)可以應(yīng)急，確保作業(yè)的安全性。

滾裝作業(yè)時(shí)要選擇良好的天氣（六級(jí)風(fēng)以下）和海況下進(jìn)行，塔筒滾裝前一小時(shí)做好所有的準(zhǔn)備工作?，F(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指揮，工作人員各就各位，用對(duì)講機(jī)保持及時(shí)聯(lián)系。通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)絞纜，將駁船的軌道和碼頭的軌道對(duì)齊，收緊鋼絲纜固定好船位，適當(dāng)時(shí)機(jī)安裝好過(guò)橋梁。過(guò)橋安裝完成后由專人進(jìn)行全面檢查，提前排除安全隱患，保證塔筒滾裝工作安全順利進(jìn)行。

三、滾裝作業(yè)

滾裝準(zhǔn)備工作就緒后，選擇潮位進(jìn)入低平潮前的最佳時(shí)段開(kāi)始塔筒滾裝。滾裝過(guò)程中通過(guò)及時(shí)連續(xù)的調(diào)倉(cāng)壓載來(lái)保證駁船處于最佳狀態(tài)，始終使船上軌道在滾裝的過(guò)程中保持平衡穩(wěn)定狀態(tài)。特別是塔筒行走在碼頭與駁船的橋梁期間，應(yīng)利用駁船的調(diào)載使駁船與碼頭之間的軌道高差保持在一定的傾斜范圍之內(nèi)，控制好牽移塔筒的速度，確保塔筒安全順利地滾裝到運(yùn)輸船舶上。

整個(gè)塔筒滾裝過(guò)程約90mins，其中約60mins用于滾裝上船，其余時(shí)間做好準(zhǔn)備工作，滾裝速度控制在0.5m/min。塔筒滾裝至運(yùn)輸船舶后進(jìn)行及時(shí)的綁扎工作，在綁扎工作完成前牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)不可移除，應(yīng)保持拉緊狀態(tài)。

四、滾裝完成后場(chǎng)地清理

塔筒在運(yùn)輸船舶上綁扎完成后進(jìn)行滾裝現(xiàn)場(chǎng)清理作業(yè)，首先對(duì)運(yùn)輸船舶上無(wú)關(guān)設(shè)備進(jìn)行清理。與海運(yùn)無(wú)關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)移至碼頭，安放妥當(dāng)。運(yùn)輸船舶上設(shè)備清理完成后運(yùn)輸船舶離港。

碼頭滾裝現(xiàn)場(chǎng)清理時(shí)主要注意滾裝軌道的清理工作，滾裝軌道精度較高并且數(shù)量較多，現(xiàn)場(chǎng)清理時(shí)應(yīng)注意其轉(zhuǎn)運(yùn)及安放位置的選擇。保護(hù)卷?yè)P(yáng)機(jī)移除作業(yè)滑道，對(duì)作業(yè)滑道清理干凈保證下次滾裝時(shí)滑道的暢通。

結(jié)語(yǔ)

塔筒滾裝上船工作已成功完成，可以說(shuō)明本方案切實(shí)可行。塔筒整根采取滾裝上船方式看似簡(jiǎn)單，但是難度確實(shí)存在，只有做好充分的準(zhǔn)備工作才能確保滾裝的順利成功，希望通過(guò)本文簡(jiǎn)單介紹對(duì)于以后的項(xiàng)目起到幫助。

（作者單位：華電曹妃甸重工裝備有限公司）