双转子漂浮式风电机组在码头吊装施工的关键问题

摘要：近年来，漂浮式海上风电在国内外发展迅速，国外已有商业运行的漂浮式风电场，而国内也紧随其后，目前已有多台样机实现并网，其中便有1台名为“明阳天成号”的双转子漂浮式风电机组以它特异的“Y”行结构闻名世界。双转子漂浮式风电机组的吊装难度远非常规风电机组可比，若在码头进行吊装施工，过程中有很多关键问题需要注意和解决，推广这些关键问题及相应的解决方案，可供后续漂浮式风机安装时参考借鉴，助力漂浮式风电行业蓬勃发展。

关键词：海上风电安装；漂浮式风力发电机组；“Y”形结构；码头施工。

引言：随着陆上风电不断饱和，海上风电成为风电行业的新主流，为推动风电向深远海发展，国内外各大风机厂家不在局限于固定式海上风电机组的研究，因此漂浮式海上风电机组悄然进入了大家的视线。目前国内已投入运行的漂浮式风机以“三峡引领号”、“海装扶摇号”、“海油观澜号”、“国能共享号”、“明阳天成号”为代表，其中“明阳天成号”是1台双转子漂浮式风机，它为漂浮式风电机组的发展开辟了一条新的道路。本文旨推广双转子漂浮式风电机组在码头吊装施工过程中需要注意的关键问题，及相应的解决方案，为后续的漂浮式风电机组吊装提供参考，推动漂浮式风电发展，并助力海上风电迈向深远海领域。

1 双转子漂浮式风电机组简介

目前国内的大容量双转子漂浮式风电机组仅“明阳天成号”1台，该风机采用1个半潜式基础搭配2套8.3MW的风电机组组合而成，整机高约219m，最大宽度约369m，呈“Y”字形排列。

2 双转子漂浮式机组各部件名称

双转子漂浮式风力发电机机组从下到上各部件名称：

半潜式基础（含基础塔架）、“Y”形塔架连接件、第1段塔架（两侧）、第2段塔架（两侧）、第3段塔架（两侧）、机舱转接件（两侧）、主机总成（两侧）、叶轮（两侧）。

3 双转子漂浮式风电机组吊装施工流程

双转子漂浮式风电机组吊装施工流程：

施工准备-“Y”形塔架连接件吊装-第1段塔架与第2段塔架组车总成吊装（出场已组合，两侧同时进行）-第3段塔架与机舱转接件地面组合（两侧）-第3段塔架与机舱转接件组合总成吊装（两侧）-主机总成吊装（两侧）-叶轮组合（两侧）-叶轮吊装（两侧）。

4 双转子漂浮式风电机组在码头吊装施工的关键问题及解决方案

（1）半潜式基础浮于海面，由于海浪、海风的影响，使得设备对位时在水平和竖直方向均有晃动，且晃动程度会比陆地风电安装更大。

解决方法：在施工准备期间，时刻关注天气变化，找码头管理单位拿到当地的潮汐表，将多个天气与潮汐预报软件进行对比，选出天气好、潮汐稳定的最佳吊装时段。然后合理规划并严格控制各准备工作的时间，确保每个分段的设备吊装均在最佳时段进行。此方法虽然无法完全消除基础的晃动，但可以最大限度的降低海浪、海风对风机吊装的影响。

（2）半潜式基础浮于海面，潮汐变化不仅会使基础晃动，还会使基础随海水的涨退潮上浮或者下降，但吊车位于码头，因此设备就位后在吊车松钩前，吊车的钩下负荷会随着海水涨退潮不断的变化，且变化浮动较大，轻则不利于就位后的高强度螺栓紧固，重则会导致吊车因超负荷而倾覆。

解决方法：在吊装施工期间，所有吊车均采用司机24小时轮班制，在设备就位后，吊车松钩前，需时刻关注吊车钩下负荷。同时，除了轮班的操作司机外，还需安排专门的巡逻监护人员，巡逻监护人员重点关注吊车的整机状态和轮班司机的精神状态。建议选择持有吊车操作证的特种人员为巡逻监护人，这样在轮班司机因特殊原因需离开操作室时，巡逻监护人员可以暂时顶替。一般在设备就位后，钩下负荷需保持在就位时钩下负荷的±10t，在涨退潮期间，约10分钟左右便需调整一次（具体时间根据施工当地涨退潮幅度而定），确保钩下负荷的变化在允许范围内。

（3）双转子漂浮式风电机组为双叶轮、双主机、单基础结构，塔架呈“Y”形。因此有左右两套设备，在吊装时，要求两侧同时进行，确保整机平衡。但在实际施工中，无法实现同时就位。

解决方法：在实际施工时，根据施工计划两侧同时开始吊装，在完成一侧设备吊装就位后，正常进行高强度螺栓的紧固工作，待紧固工作完成后，吊车不能松钩，且需保持钩下负荷的变化范围在±10t以内，等另一侧设备吊装就位，并完成高强度螺栓紧固工作之后，才能同时松钩，便可确保整机的受力平衡。

（4）双转子漂浮式风电机组为双叶轮、双主机、单基础结构，有2套风机设备几乎同时安装，因此对施工场地的要求较大，特别是叶轮组合时，对场地要求极大。

解决方法：若施工场地有限，则可在组合前用无人机俯拍场地的整个平面，等比例放大后作为背景导入CAD或其他画图软件中，然后在画图软件中对叶轮的摆放位置、叶片组合顺序和朝向、以及吊车站位作精确规划。如此，便可根据图纸提前判断场地是否满足，满足既可按图施工；若不满足则可根据图纸判断需要扩改的地方，然后在叶轮组合前完成场地扩建即可。此法既可提前制定叶轮组合具体方案，又避免了实际施工时临时扩建场地，既节约施工时间，又避免了资源浪费。

（5）双转子漂浮式风电机组塔架呈“Y”形结构，因此除基础塔架外，第1、2、3段塔架均有约45°的倾斜角度，且整机有约5°的前倾角度，因此在第1、2、3段塔架就位时，需同时调整多个方向的角度，便又加大了设备吊装的难度。

解决方法：

1）单机吊装“Y”形塔架连接件时，可通过增加卸扣或者改变吊带长短来调整设备法兰面的倾斜角度，使设备底部法兰面在吊装时的倾斜角度与就位时的倾斜角度相同或接近，如此再通过主吊的起松钩和起落臂便可顺利完成设备的吊装就位；

2）双机抬吊第1、2、3段塔架和机舱转接件时，可通过2台吊车的起松钩和起落臂来控制设备的方向与角度，使设备下端法兰面的倾斜角度与就位时的倾斜角度相同或接近。但此时因塔架的前倾角度导致设备就位时法兰面延设备轴线方向还有约5°的错位，此错位可通过吊具的旋转来控制：双机抬吊吊具分两部分，分别挂在两台吊车上，一端吊具上面安装液压缸和远程控制器，可远程控制液压缸的进程从而使设备延轴线旋转；另一端吊具以钢丝绳、滑轮组、卸扣、吊带、横梁组成，使得另一端吊具控制设备旋转时，这端可通过滑轮组跟随另一端旋转（参考“明阳天成号双机抬吊吊具”）。如此，便可解决设备延轴线方向错位的问题，使得设备在吊装过程中可以进行任意方向的调整，从而确保设备顺利吊装就位。

3）主机、叶轮已通过机舱转接件调整为正向角度，不需特殊的吊装方式。

5 双转子漂浮式风电机组在码头吊装的工艺综述

除前文提到的5个关键问题之外，双转子漂浮式风机还有许多和常规漂浮式风机安装一样的问题需要关注，如吊装机械的型号规格、设备负荷的安全验算、施工场地地面承载力要求等，均需仔细核验。总而言之，双转子漂浮式风电机组的吊装施工，是一项超危大工程，需要在施工前收集到设备、机械的所有数据进行精确计算，画出所有部件吊装的设备摆放及吊车站位图，并先进行桌面推演，确保所有准备工作均完成之后，才能按步骤、按图施工。

参考文献：

[1]赵树杰， 白浩哲， 徐琨， 杜君峰， 张敏， 袁文永， 李华军. 漂浮式海上风机施工安装现状与发展趋势及技术挑战[J]. 中国海洋大学学报（自然科学版）， 2024， 54 （10）： 13-28.

[2]朱永飞， 齐博， 詹海宁， 陈观玉， 赵辉. 漂浮式风机安装技术探究[J]. 船舶工程， 2024， 46 （S1）： 184-188.

[3]佚名. 全球单机容量最大漂浮式风电平台吊装塔筒. 明阳智能，2024.