GE风电设计

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海上风电场设备吊装方法及标准概述
! {7 i7 c% F0 a2 J供稿人：张蓓文  供稿时间：2006-3-15
　
6 E: V' ?: {5 q# S离岸风机的安装相对于岸上安装难度颇高，可通过千斤顶驳船或者浮吊船完成。它们之中的选择取决于水的深度，起吊机的能力和驳船的载重量。起吊机应具备提升风机主要部件（塔架、机舱、叶轮等）的能力，其吊钩提升高度应大于机舱的尺寸，确保塔架和风机装配件的安装。现有的浮吊船大多不是特意为海上风电场的风机安装而设计制造。对于大型海上风电场，机组超过50台的，通过使用安装驳船来控制建设周期（即控制成本），完成建设任务。
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目前为止，安装过程一般分成两个部分。首先是地基建设，然后是风机在地基上的安装、通常风机先在陆上装配好，如先安装好塔架各部分，再安装机舱和叶轮。如：在丹麦米德尔格伦登（Middelgrunden）海上风电场的建设过程中，首先是塔架部分的预安装并运送至地基所在处。控制面板、配电盘和变压器在运输和升降过程中被置于塔架的底部。

多风机风电场的建造一般须要几个月时间。所有的安装工作受限于天气条件，不可避免的会遇到天气不理想或者不能开工的时期。在天气相对平静的夏季，风速和海浪高度基本处于安全限内，选择此时安排风机安装工作可以缩短工程周期。图1、2、3分别显示了Tunø Knob、Middelgrunden、Barrow海上风电场进行中的吊装作业。
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  u) S6 {, {( a, Z# g3 M1 J0 n图1：建设过程中的Tunø Knob海上风电场（1995年建成）采用浮吊完成吊装工作
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/ n. B3 m  b( r+ O/ ^图片来源：Vestas Wind Systems A/S 公司

6 Y! x" r' C' x- l, m图2: 米德尔格伦登（Middelgrunden）海上风电场现场安装之前用浮吊完成地基和塔架底部
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' b+ B8 S2 Y6 N: Z图片来源：http://www.middelgrunde.dk网站
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8 |- o9 E$ x, ]图3：Barrow海上风电场吊装情形
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2 ~; r/ l( w/ `图片来源：http://www.bowind.co.uk网站
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& X! i0 v5 Q7 S1998年，欧洲地区根据海上风电场施工工程公开的Opti-OWECS报告针对现有的安装方法进行了很好的总结：

' C. F) T1 S6 H" O) K千斤顶安装(Jack- up Installation)

以千斤顶吊装塔架、机舱和叶轮是最先出现的海上风电场吊装方法。千斤顶可为安装工作形成一个稳定的基座，也是打桩工程首选。然而，其内在稳定性以及缺乏机动性使塔架的安装遇到问题。从浮吊驳船上卸载塔架部件并将它们提至机组裝配需要处的过程中，部件零散运送更佳；而相同的千斤顶驳船可用作运输单桩地基及机组安装。
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半沉式安装(Semi-Submersible Installation)
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  `, K+ `8 t, J: w/ `4 x% K原则上，从驳船上提出是风机安装最直接底方法。对于执行海上建设工作，半沉式起吊船是漂浮平台中最稳定的一种。现有驳船的设计用于较远的海上作业，在浅滩地区很难发挥作用。

载运船，平底驳船，地面起吊机(Ship Shaped Vessel, Flat Bottom Barges and Land Based Cranes)

) l) I" V1 x& y2 F载运船和平底驳船在建设作业中的稳定性不够理想，较易受天气状况的影响。带有旋转起吊机的载运船性能最佳，因此，需求量较大，且日费可观。带有尺寸合适的人字起重机的平底驳船，供应较为充足，可提供一种成本较为经济的塔架安装方法。还有一种方法结合了旋转起吊机和日费低廉两项优势，即使用地面起吊机，只要天气良好，这种系统的应用十分令人满意。
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漂浮式安装(Float-Over Installation)
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Opti-OWECS报告提出了漂浮式安装，其中的塔架先在码头边上垂直建立起来，将其下放至待安装的模拟桩基上，用钉子固定，再垂直安置于驳船上准备运送，满足这种运送条件的船只需要特制或者通过改进现有船只而成。在码头边运上并固定了塔架的特制驳船在涨潮的时候排放压舱水使塔架与模拟桩基分开，一旦到达安全水深，驳船即引入压舱水作牵引之用，达到安装现场时，驳船再次排放压舱水，安全地固定于海上风电场的桩基上。然后再次引入压舱水使驳船下沉，在桩基上安全调转塔架的支撑件。海上紧固工作随着驳船的远离而结束。
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' ~' r1 B; i: s. ^# _) G1 q" `此外，海洋环境中的风力发电机结构经过相应调整，每个风机配备一个电吊车，用以置换主要部件，可降低维护成本。为了在运行和维护过程中降低风电机的工作载荷，风机机舱装配有两个液压起吊机。这些起吊机可以帮助工具或零配件从海平面提升至风机的任何位置。
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+ j" F* L* k! k0 m7 c海上吊装设备相关标准列举：
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1．《海上吊装机规范(Specification for Offshore Cranes)》，美国石油研究所，1995年第5版；

" j$ \3 \; L1 {/ l7 o/ b. b2． BS 7121-11-1998，《起重机安全操作实施规程.海上起重机(Code of practice for safe use of cranes - Offshore cranes)》，1998，替代标准94/703245 DC-1994；
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3．NF E52-061-1-2004，《起重机.海上起重机.第1部分:通用海上起重机(cranes - Offshore cranes - Part 1 : general-purpose offshore cranes.)》，2004；

4．EN 13852-1-2004，《起重机.海上起重机.第1部分:通用海上起重机(Cranes - Offshore cranes - Part 1: General-purpose offshore cranes)》，2004，等同标准DIN EN 13852-1-2004，替代标准EN 13852-2000。