亓志强
身份证件号码：37120219960628**** 山东济南 250013
摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，海上风电作为可再生清洁能源之一，受到世界各国的高度重视与大力发展。我国将海上风电提升至解决能源危机、减缓气候变化、调整能源结构的国家战略高度，到2030年我国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。安装平台不足将是我国海上风电场无法如期建成投产的主要障碍。对自升自航式海上风电安装平台系列高端装备及其设计制造的三大技术难题———腿站立作业易“失稳”、大平台大跨距大倾覆力矩自升易“失控”、高空吊装巨型叶片逾百螺栓精准定位易“失准”，以及焊缝缺陷修复和局部裂纹损伤的激光锻造修复再制造进行了介绍，研制的具有不同规格的系列装备在中国、英国、丹麦、德国等国家的著名海上风电场建设应用情况良好。
关键词：风能；海上风电安装平台
引言
近几年，随着中国政府有关部门出台一系列支持海上风电发展的技术和管理政策，国内的海上风电行业进入了一个投资高峰。在此背景下，国内海上风电安装平台的建设数量持续猛增。当前全球在役的约50艘海上风电安装船/平台中，其中近30艘服务于中国海上风电项目，另外国内还有15余艘海上风电安装船/平台处于建造或设计阶段。海上风电安装船/平台的发展历程可以概括为:①第一代:早期市场上没有专门从事海上风电安装作业的船/平台，风电安装作业由起重船或由其他经过改建后的海工船舶来承担，船型主要有漂浮式船舶或可坐滩作业的坐底箱型船舶，具有高起重能力、高甲板荷载、大工作甲板的特点;②第二代:后来海上风机逐渐大型化，对起重能力和起吊高度、作业效率、风浪承受能力、人员容纳能力等的要求越来越高，具有多人员住舱、自升功能特点的自升式海上风电安装平台不断涌现;③第三代:风电安装平台的设备配置趋于高级化，具有完全自航功能、动力定位能力、直升机甲板、豪华住舱的自航海上风电安装平台陆续开展建造。欧洲是海上风电产业的发源地，而我国则是近些年来涌现出的最具活力的海上风电产业新兴市场。近些年国内外建造的大多数海上风电安装平台都在第二代，当前代表着今后发展趋势的少量第三代平台也正在建造过程当中。
1海上风电安装特点及存在问题
海上风机由基础、塔筒、轮毂、机舱和叶片等组成，其安装与常规海上安装工程相比，具有以下特点：1）海上安装环境恶劣，安装时间窗口受限，安装效率要求高。2）风机组成部件多，安装精度要求较高，预组装时间较长。3）风电场安装机位多。4）风机组件超长，安装重心高，安装设备需具有足够的起吊高度及起吊能力，安全性要求高。5）海上风机安装、调试与维护困难、成本高。
2高稳高效海上风电安装平台关键制造技术
2.1提高海上风电安装平台轮机管理人员的综合素质
平台轮机日常维护及管理对维护及管理人员的技术水平有着较高的要求，这就需要平台人员加强培养和提高轮机管理的综合素质，特别是对先进设备、特种设备运行管理技术的学习和钻研，同时要有较强的团队合作意识。专业水平素养高的管理人员应帮助其他管理人员改善管理方式，好的设备维护方法及管理模式应得到大力推广，实时共享。例如，开展技能培训时做好交流，最好是能做现场讲解，以提高平时检查工作中的判断力及准确性，以及增强处理问题的业务能力。
2.2液压升降系统设计制造技术
与传统钻井平台和小型安装平台相比，超大型安装平台是个庞然大物，重量相当于一艘轻型航母，超过2万吨，其靠4根圆形桩腿频繁地自升降，桩腿间的跨距超过100米，平台自升时倾覆力矩更大、保持稳定更难。加之极端复杂的海况环境，原有设计制造方法已经不适用。针对平台惯性大、海底地形复杂、自身及环境载荷多变的问题，建立了液压升降系统精细非线性分析模型，优化了升降合力作用线的偏移距离和固桩高度，研发了新型连续桩腿液压升降装置。通过同步随动、多桩腿、多轴套交替升降装置与控制方法，插销座在随动过程中找准定位，实现了平台在复杂海底连续无停顿可靠升降，始终保证每个桩腿与平台间有一对插销固定，解决了巨型平台大跨距大倾覆力矩自升易“失控”卡死倾覆的行业关键难题，实现了连续稳定快速提升。
2.3结构强度
在平台站立状态整体强度分析中，除了固定重量荷载、可变荷载外，一般应考虑各种作用方向的风浪流环境荷载和各种吊臂方向的吊机起吊荷载反复组合的多种荷载组合工况，这样遴选出最危险的作业工况和结构应力响应。对于采用绕桩吊(利用平台的升降固桩室同时作为主吊机基座)布置的平台，固桩室结构与主吊机底座加强结构合二为一，其局部强度有限元计算中应同时考虑起吊作业荷载和从升降装置传递过来的最大上下导向水平力、升降垂向力的作用。
2.4升降系统工作过程中平衡受力的保证措施
升降系统在工作过程中保证每个桩腿的4个方向平衡受力是平稳升降的的前提，而受地质情况复杂的影响，在升降作业过程中保证其平衡受力是操作动作的难点，极易造成桩腿插销机构的损伤，针对此问题结合不同的地质情况，相应措施包括以下4点：1）平台在砂质地质提升到位后，专人对各个桩腿的沉降情况进行关注，每2h进行1次平台预压，保证桩靴底与海床的紧密结合。有条件的情况下，在桩靴底加装防滑移档板等。2）复杂地质条件下的提升操作时，密切关注各个桩腿的入泥深度，尽量做到4个桩腿谐调动作。认真监测动、静环梁是否出现错位或上下扭曲现象，如果不可避免出现桩腿姿态偏差，则通过对地质情况的详细分析，对情况的发展做出正确的预判，然后采用手动模式边点动边监测，始终保持偏差控制在允许范围内，避免造成个别桩腿应力集中，直至平台提升到位。3）平台进行拔桩作业前，首先要特别关注所处海域潮水涨落情况，潮差不大的情况下，一般在高平潮前后2h内开始拔桩操作，同时一定要确认高压冲桩泵能正常运转并提前大流量进行冲桩，直到桩靴底真空负压消除。4）在拔桩过程中，应根据土层构成及起桩情况，随时调整冲桩策略，如果遇单个或单侧桩腿插入过深难以拔出时，则首先应保证平台吃水不超过最大允许吃水，其次平台在该情况下必然会发生一定程度的倾斜，对倾角的控制需要结合土层和平台姿态进行综合分析，轮机操作人员根据经验谨慎操作，过程中加强监测并调整系统相关参数避免超限报警甚至停机。
结语
海上风电安装具有组件多、超长、重心高、机位多、起吊高度高、定位精度高、安装环境恶劣、时间窗口受限等特点，是一项复杂的系统工程，影响海上风电开发成本和安全性。当前，海上风电安装船舶的短缺，施工经验不足，开发成本过高已成为我国海上风电发展的障碍。随着海上风电开发向大容量风电机组、深水海域发展，建立专业的施工船队、培养专业人才，加强技术研发，提高我国自主设计与制造能力，加大风电安装船等装备的投资力度，对适应我国未来能源需求发展具有重要意义。
参考文献
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