
自升自航式海上风电安装船作为大型施工船舶,在迁航状态下搭载风机设备到达指定的作业海域后,将桩腿插入海底泥面升起主船体进入站立状态,自带的绕桩式吊机完成风机安装工作,兼具了自升式安装平台的稳定性和运载船舶的灵活性,更具有作业水深大、抗风浪能力强的优点,适应了海上风电设备深水化、大型化的趋势,逐步应用于我国的深远海开发领域。
安装定位
目前参与海上风电安装的定位技术为RTK技术,该技术定位准确度高、可实现性强,但需要达到厘米级的定位精度,所需架设基准站条件苛刻,需覆盖施工区域10 km范围内,因此导致海上施工船舶定位局限。本次介绍的自升自航式海上风电安装船配有专属定位系统,作业时,可实现无基准站的准确沉桩定位,定位精度高于市场普遍施工船舶。顾名思义,该定位方式对于海上施工的发展具有极大促进作用,可供差分定位信号,平面精度蕊2cm、高程精度蕊5 cm o
技术原理:设置3台接收机,如图1所示,海上风电安装定位系统接收机布置图纸中的B, C, D点,接收机布局在驾驶台上层,实时接收RTX的反馈数据,抱桩器A的位置数据实时反馈给B, C, D点的3台接收机,经由无基准站准确定位系统分析得到的接收机反馈数据,计算抱桩柱位置,精确定位沉桩。
海上风电船舶作业时,对于风机、导管架、机舱、升压站、叶片等各个部件的安装,也采用该海上风电安装定位系统,指挥人员根据3台实时接收RTX数据的接收机来进行方位调整,极大地减少安装定位时间,提高安装进度、精度、效率
激光扫描垂直度控制系统
激光扫描垂直度控制系统是船体主要定位方式,其核心思想是利用激光扫描仪检测风电桩的中心位置,调整施工桩柱位置实现精确定位。激光扫描垂直度控制系统如图2所示,在吊机基础立柱已知位置处布局2台激光扫描仪,利用连续快速的水平和垂直的点测量,计算得到当前桩中心的点位空间坐标,将扫描仪数据反馈至液压千斤顶控制器,液压千斤顶控制器设置于抱桩器上下2层中,直至激光扫描仪1, 2连续反馈的点位空间坐标偏差<I /00,则控制风电桩进行安装作业。
将激光扫描仪垂直度控制系统与抱桩器进行组控,实时接收反馈数据,形成闭环控制系统,可实现抱桩器垂直度自动纠偏,减小数据偏差,节约人力物力,实现自动控制,提高工作效率。
安装工艺
海上风电施工船舶在进行风电机组叶片安装时,工作在高空,远海风速大,海浪汹涌,易受风雨雪等气象和海况影响,船舶控制难度较高,叶片高空对接安装困难。伴随着风电机组单机功率的增大,发电机组的叶片体积增大,安装时需承载更重、装至更高、更远海域的风力发电场,因此安装过程中,对海上风电机组高空对接安装,提出更高的要求。目前多采用平台船安装,可满足要求,针对不同机型采用叶轮整体吊装工艺。
叶轮整体吊装工艺操作要点在于叶片与轮毅在平台船上组装完成后一起吊装叶轮。
施工工艺流程:机舱吊装~发电机翻身安装~在甲板拼装叶片和轮毅~叶轮组吊装。
采取的管理措施
针对不同风电船施工问题,船舶安管措施必须得到重点关注:
1)结合海上风电施工船舶安全作业流程,对施工工艺进行整合,合理优化具体施工项目,减少施工根源风险。
2)船舶硬件设施定制优化,严守行业标准,加固船体硬件性能,消除设备自身安全隐患。
3)培训施工人员行业技术,定期学习设备操作,检查设备安全,培训设备操作技能,通过学习、考试、检查、竞赛等方式提高施工船员的学习积极性和技术能力。
4)严格遵守岗位安全规范,设置安全管理岗位,安排专员进行安全管理检查、培训、学习、宣传等。对不同岗位设定规范标准,进行岗前培训、在岗检查、岗后安全学习等工作。定期考核安全质量问题,确保现场施工安全。
5)确保安全管理资金投入,加强企业内部安全资金账户管理,设定管理机制,合理保证资金、设备、人员处于良好状态,以应对突发事件。
6)结合国内外船舶安全管理实施方案,与时俱进,取其精华,去其糟粕,提升现代船舶施工安管水平。
结语
工程施工,安全第一。海上风电行业扩张迅速,为满足未来深远海、大容量、一体化的施工要求,促使国内在风电安装船的施工、管理方面进一步发展,全面强化安全管理工作必须摆在更加重要的位置。