浅谈海上风电11MW大容量风电机组吊装及工艺优化

浅谈海上风电11MW大容量风电机组吊装及工艺优化

方荣滨

(国家电投揭阳前詹风电有限公司，揭阳 522000)

摘要：风力发电机组作为海上风电最关键的组成部分，海上风机吊装在海上风电建设中的尤为重要，风电机组的吊装效率将影响后续海缆敷设及调试并网，最终直接影响整个海上风电建设工期。这就要求对海上风电机组的施工船舶、吊装设备、吊装工艺进行详细分析，剖析影响吊装效率因素，采取合理有效的措施进行吊装提效。基于此，以揭阳神泉二海上风电项目11MW风机吊装为实例,探索大兆瓦、高度高、单叶片吊装的风机吊装工艺,提高吊装效率,为后续海上大容量机组吊装提供参考。

关键词：海上风电；11MW风机；吊装工艺；吊装效率

0.引言

海上风电已成为国家落实“双碳”目标的重要抓手，为此，我国能源建设企业及风机制造厂商不断探索发展，海上风电机组的单机容量高速递增，其中揭阳神泉二海上风电项目采用的11MW海上风电机组作为全球商用最大单机容量风电机组，翻开中国海上风电11MW新篇章。本文则重点介绍及分析11MW海上风电机组风机参数及吊装，工艺，为后续中国海上风电11MW+海上风机吊装积累经验。

1. 风机参数

1.1 11MW风电机组参数

上海电气目前最新一代自主研发的单机容量11MW的新型海上机型EW11.0-208，为永磁直驱型风机，其额定功率11MW，轮毂中心高度距海平面127米，叶轮直径达到了208米，主要设备安装参数如下表所示：

表1 EW11.0-208设备参数

1.2 11MW风电机组安装工艺

EW11.0-208海上型风电机组采用分体吊装方式，风机塔筒、叶片、主机、轮毂等构件均由运输船运输至机位，由安装船主吊机使用塔筒过驳吊梁先从运输船上将三节塔筒全部过驳至甲板上，再将机舱-发电机组合体、轮毂及散件过驳至甲板上，其中底段塔筒在甲板上进行翻身并完成SU平台套装，SU套装完成后，进行底段塔筒安装，之后依次安装基础平台附件设备、剩余两节塔筒、机舱-发电机组合体、轮毂，最后进行三只叶片安装，各部件均采用高强螺栓连接紧固，最终组装成整机。

2.风机安装船适用性分析

2.1吊重及吊高分析

2.1.1吊重分析

11MW风机最重的组件为风机机舱+发电机组合件，其吊装重量为485t（含吊梁吊具），考虑1.1倍吊装系数，吊装重量为533.5t。机舱+发电机吊装所需水面以上吊装高度为单桩基础法兰面水面以上标高17.5m+三段塔筒总高度106.16m+吊索具高度19m（吊钩距离塔筒顶法兰距离） =142.66m。

根据上述分析，在船机选择时，需保证作业船主吊在合适吊装半径内大于142.66m吊高及533.5t吊重。

2.1.2吊高分析

轮毂吊装所需水面以上吊装高度为 127m（轮毂中心高度）+17m（吊索具高度） =144m。为所需吊装最高的高度，根据上述分析，在船机选择时，需保证作业船主吊在合适吊装半径内大于144m吊高。

2.1.3叶片吊装分析

叶片吊装：叶片重量为 37.8t，叶片夹具重量 95t，则所需吊重为（37.8+95）×1.1=146.08t。假叶片（作为叶轮盘车配重）重量为 94t，吊具 2.5t，则所需吊重为（94+2.5）×1.1=106.15t。

11MW风机的叶片吊装有两个角度，一个叶尖是下斜 60°插叶片，一个是水平安装单叶片，由于水平叶片孔比下斜60°的叶片孔的中心位置高，故水平插装单叶片所需水面以上吊高比下斜 60°插叶片高，水平插装叶片所需高度为：127（轮毂中心高度）+13（夹具吊索具高度）=140m，根据上述分析，在船机选择时，需保证作业船主吊在合适吊装半径内具备大于140m吊高及146.08t吊重，才能满足在同等地质条件的30米-40米水深的海域完成11MW风机满足叶片插装。

3.安装工艺优化及建议

（1）力矩施工

11MW风机连接螺栓及叶片拉伸螺栓数量巨大，风机吊装一开始仅采用两台泵，两个扳手，平均每根螺栓需要1分钟，泵和扳手扳手均需人员操作，力矩扳手重40斤，施工力度强，费时费力且无轮换施工，在前面几台吊装过程中发现容易导致疲惫，而导致施工进度下降。

提效措施：通过增加液压电动泵及液压扭矩扳手等专用工具，保证现场二套主用一套备用，同时配置易损备件，避免施工过程中工器具损坏导致施工停滞。人员配置有经验的两组以上人员开展作业。通过增加工具和人员后，施工时间平均能够缩短50%。

（2）塔筒吊装

11MW风机塔筒共三段，常规工艺为运输船将塔筒运至机位点，由吊装船将塔筒过驳至甲板，在甲板完成翻身后进行吊耳安装，最后起吊进行吊装，步骤繁琐，吊装效率较低。

提效措施：塔筒提前在码头完成吊耳安装，到达现场后在涌浪允许的情况下，在运输船上翻身起吊，减少塔筒过驳至吊装船上再行翻身以及现场安装吊耳的时间，提高吊装效率。

（3）主机吊装

揭阳海域涌浪大，主机运输船上下起伏较大，主机吊装过驳前需在运输船上安装主机吊带挡块工装，安装挡块需要使用吊人吊笼进行安装，当船舶起伏较大时人员安全及设备损坏风险均较大，且比较耗时，海况好时需2-3h，海况差时很难安装导致无法过驳，影响吊装效率。

提效措施：通过在陆上预装挡块工装，运至现场机位点即可直接挂吊带起吊，可以有效节约现场组装时间2-3h，且提高作业安全性。

（4）叶片吊装工艺

11MW风机单叶片吊装指导工艺为2支叶片+1支假叶片+1支假叶片拆除+1支叶片的安装方式，同时进行假叶片吊装需增加2个临时叶轮锁定销协助叶轮锁定，在完成叶片吊装后再拆除2个临时锁销，此种吊装方式耗时长，安装难度大，在粤东海域窗口期短的情况下，施工效率较为低下。

提效措施：经核算，部分吊装船吊高能够满足去掉假叶片，三支叶片采用Y字型吊装的吊高要求，同时采用Y字型吊装能够取消2个临时风轮锁定销，在采取优化措施后，极大缩减了单叶片吊装工时，叶片吊装工时由开始的48小时缩短为24小时，极大提高了叶片吊装效率。

（5）吊装工艺优化

11MW风机作为目前大容量海上风机，其水面以上的最大吊装高度已经达到了140米，目前国内现有具备吊装能力的平台船只较少，吊装作业面难以扩展。

提效措施：项目先采用吊装高度较小的平台船只完成两段塔筒吊装及辅助设备安装，为吊装高度高的主作业船减少吊装工作量，根据现场统计，每台风机能节约1天时间，在10月之后的粤东海域，能有效地提高吊装效率。

（6）吊装顺序优化

粤东海域进入10月以后，现场海浪及风速增大，塔筒、主机、叶片吊装对风速要求不同，其中叶片对风速要求最为严格，在不具备叶片吊装风况条件下，如原地进行等待，将错过可吊装塔筒及主机的作业窗口。

提效措施：项目创新地采用了完成塔筒和主机吊装后，直接移船至下个机位进行塔筒和主机吊装的模块化作业模式，既提高了工效也给海缆敷设及风机调试创造了作业条件，同时通过配备吊装叶片能力较强的施工船专门进行叶片吊装，采取流水化作业模式，可最大化利用冬季施工窗口，提高吊装效率。

4.结语

本文结合安装于广东省揭阳神泉二海上风电场中全球商用最大单机容量的11MW海上风电机组，对安装工艺进行了详细介绍并对各部件吊高、吊重进行分析。随着今后海上风电机组的单机容量逐步增大，需要更加安全和经济的施工技术，以及更加高效的施工效率，期望本文的介绍可为类似工程提供参考。

参考文献 ：

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