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  • 海上风电安装施工定位方法(中)风机和平台安装施工

作者:xiaokcehui2025-8-23 4:53分类: others 标签: 海上施工 平台 风机

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风电场按照水深分为三种:

(1)滩涂风电场,理论最低潮位以下5m水深内的海域。

(2)近海风电场,理论最低潮位以下5m~50m水深的海域。

(3)深海风电场,大于理论最低潮位以下50m水深的海域。

风电场还有一种划分法,水深在0-30m属于浅水、30-60m属于过渡段(深浅水)、60m以上属于深水,离岸50km属于近岸,离岸50km以上属于离岸。

浅水一般采用固定式基础,比如单桩或者导管架方式。

深水一般采用漂浮式,比如半潜式、立柱式、驳船式和张力腿式四种。截至2024年10月,建成漂浮式风电项目的基础形式主要是立柱式和半潜式,占比均超过 40%;而在建项目主要是半潜式,比重超过 70%,表明当前半潜式基础越来越受到关注。

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风电机组安装方法有:

(1)分段吊装法,是目前国内外海上风电机组安装中应用最为广泛的方法,主要适用于单桩式基础,通过将风机塔筒分为若干段,利用自升式平台或起重船依次将各段吊装并连接到已安装好的桩基础上。该方法的缺点在于,塔筒段之间的对接面较多,现场拼装和螺栓连接的工作量大,施工工序复杂,耗时较长。

(2)预装法,在陆地港口将风机部件预先组装成机舱、叶轮、塔筒等模块,再运输至海上现场进行快速吊装。

(3)一体化安装法,在 陆地工厂将风机整机预先组装好,运至现场后采用浮吊船或重型自升式平台直接吊装到基础上。

(4)浮式基础与自升式平台相结合的安装方法,浮式基础可就近进行陆地建造,再整体拖航至现场安装。浮式基础通常采用自升式平台进行风机部件的组装和吊装, 其装机容量及作业效率均优于常规起重船。在浮式基础建造完成后,自升式平台可就位于基础上方,直接开展风机的分段组装或整机吊装,不受水深限制。

1、江苏启东近海海域风电场

场区中心离岸距离约37 km,海底地形变化较为平缓,水深在10~16 m之间。

风机采用单桩基础,施工采用自有多功能海上自升式“铁建风电01号”风电安装船。

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(1)塔筒吊装

塔筒部件在运输至作业施工现场前,需完成对塔筒 设备部件的预组装,包括单节塔筒内平台、爬梯等附属 构件的安装。由起重船主钩将下塔筒吊起,安装到风机单桩基础连接法兰上,下塔筒安装方位根据风机海上整机安装方位确定,确保塔架门的朝向正确,然后缓慢下落正确就位。下放塔架,两个法兰不得接触,保持间距大约3~5 cm范围内以便于螺栓安装。带上大约1/3的螺栓后,再次放低吊钩到两个法兰面完全接触。

(2)机舱-轮毂组合体吊装

机舱吊装时,起吊至上段塔筒上方,将其定位于距上段塔筒上部法兰至少1m的位置,然后缓慢放下机舱,至两个接触面间距为50 cm的位置,手动将螺栓旋入偏航轴承螺纹孔中,以此作为定位机舱的向导, 通过起吊设备放下机舱,并插入塔筒上部法兰的导向螺柱。

(3)风机叶片吊装

控制吊车将叶片法兰贴近轮毂变桨轴承法兰,按已确定的叶片安装角对准标记,完成单叶片的对中安 装,确认安装角不超误差后,按十字对角法分两次将连 接螺栓上紧至规定力矩。

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2、华能山东半岛南4号海上风电项目

风电场位于山东省海阳市南部海域,水深29~31 m。

导管架高度约47 m,总质 量约1 450 t。4根桩管长70 m,入泥57.2 m。钢 桩直径2 360 mm,壁厚40~60 mm,设计入泥深度 57.7 m,桩长70.65 m。

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导管架采用裙桩形式,不同于传统式浅水导管架设计形式。浅水区域一般采用主桩式结构,即桩由导管架主腿内导入。深水区通常采用裙桩式导管架结构。


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裙桩式导管架套筒的导向口位于水下17.00 m左右。裙桩式导管架插桩过程无参照物可以直观插 入套筒导管,只能通过定位技术进行水下精准插 桩。通过精确的导航定位系统,采用拟合法通过测 量桩管底口与导管架套筒导向相对位置,来指引浮 吊船绞锚、起落钩头,引导管桩靠近导管架套筒导 向口,直至顺利进入套筒导向内;再缓慢下放,松钩,使之自沉,插入海床;当钢桩初步垂直度满足 设计要求后,浮吊船再松钩至桩管不受力,完成插桩入位。

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传统沉桩采用桩顶焊接预留替打段(即加长 钢桩长度)水上打桩的形式,等沉桩完成后,切除替打段。

本项目桩顶标高位于水下17 m,采用替打段形式桩锤能量损耗过大,不能满足沉桩要求并且 需对替打段进行水下切除,切割过程需要浮吊船组配合,因此导致工期长且成本高。为解决上述 问题,设计送桩器进行辅助打桩,既满足打桩能力,又避免桩锤入水。

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现在也有不用送桩器,直接在水下打桩。

桩管沉桩完毕,需要对接桩管与导管架裙桩 套筒之间的区域进行灌浆。灌浆连接段是导管架 基础结构承上启下的关键部位,灌浆质量的好坏 影响到整个导管架的整体安全和稳定。封隔器安 装在导管架套筒底部,负责封堵灌入的泥浆。

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卡桩器焊接固定在导管架裙桩套筒顶部,起着辅助调平导管架(在打桩过程中)和临时固定钢桩与导管架(打桩完成后、 灌浆之前)的作用。


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参考文献

1、30_m水深裙桩式导管架海上安装关键技术研究_王芳辉2022

2、高精度导航定位技术在海上平台安装中的应用_田春和2003

3、海上风电机组安装施工方法现状、研究进展与展望_张帆2025

4、海上风电机组吊装技术研究_张吉海2024

5、海上风机整机安装现状及发展趋势_王天宇2024

6、海上工程船施工定位精度提高的方法研究_李军2024

7、海上施工定位方法及精度分析_裴文斌2001

8、提高海上工程船施工定位精度的方法研究_莫振铎2023

9、https://mp.weixin.qq.com/s/_0g4UBWId8SVAIku5kOivg

10、https://mp.weixin.qq.com/s/1m_xgEj0oL2LLVNxf5_YZw

11、https://www.sohu.com/a/245796733_805124

12、https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_22640236

13、https://www.sohu.com/a/830096960_121123896

14、70m水深主桩式导管架平台结构设计及其技术特点_郭洪升


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