建设工程-风电塔筒成套立式海上运输施工工法工艺.docx

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1、海上风电塔筒成套立式海上运输施工工法1、前言十三五时期，我国海上风电保持高速发展，随着“3060”目标以及“十四五”规划的发布，海上风电产业驶入规模化发展的快车道。随着风力发电兆瓦数不断增加，海上风力发电塔筒直径也越来越大，运输难度也不断增大，产品海运也成了整个风机顺利安装最为关键的一环，对这种超大型钢结构的海上运输必须保证安全稳固，在保障安全的前提下如何提高装船发运效率及风机吊装效率是当前重要的技术难题。因此，我公司攻克技术难点，对海上风电塔筒海运过程中的重、难点技术问题进行系统分析并提出解决方案，探索并形成了一整套科学合理的转运、装船、吊装效率高的海上风电塔筒成套立式海上运输施工工法。2、

2、工法特点与传统的海上风电塔筒运输方法相比，本工法有以下特点：2.0.1本工法中设计的塔筒立式运输工装所使用的的制作材料来源于塔筒项目的切割余料和H型钢，首先通过设计软件对运输工装进行建模，再对三维模型进行构件受力分析，确定该设计的工装能够保证运输过程中的安全，然后出具制作图纸，使用钢板余料进行下料制作，不需要专门采购成品钢板，因此该工装的制作成本极低；2.0.2本工法方案具有较强的通用性，设计均考虑多种机型和多种直径的塔筒运输,法兰固定托板根据不同项目直径的法兰孔位置切割出多排弧形长孔，适用于不同规格的塔筒运输。且法兰固定托板方便拆卸，若后续托板多排孔无法满足多种直径的塔筒运输时，可直接割去进

3、行更换；2.0.3本工法中海上风电塔筒采用立式运输的意义在于塔筒在陆地倒运时无需吊装设备即可运输至码头，且在码头使用大型吊装设备吊装翻身一次即可完成塔筒立式装船海运，当到达机位后直接可以起吊吊装，缩短了海上吊装施工的时间。2.0.4本工法中采用钢板余料制作的立式运输工装相较于传统卧式运输，可以明显减小塔筒在运输过程中的变形，而且立式运输节省塔筒的甲板面积，从而增大了单航次塔筒的运输量，在海上施工时节省海上吊装施工的时间，可降低海上吊装施工的费用。3、适用范围本工法适用于4-7.5米直径海上风电塔筒从工厂或堆场运输至吊装机位的全过程。4、工艺原理海上风电塔筒通常分为四段，目前海上风电塔筒海运通常

4、采用下段立式运输，其他段（中下段、中上段、顶段）卧式运输的方式，在厂内将风机底段塔筒竖立，组装好内平台及电气柜体等，再整体转运到码头，装船海绑后运输至机位，此种方式在海上施工窗口期较长时可广泛使用。但在海况恶劣或冬歇期冬季施工窗口期时间极短的情况下，由于运输船受海况影响导致船体晃动较大，法兰吊座连接难度大，风机安装船需同时使用两台吊机才可进行其他段塔筒的翻身，翻身操作难度大，费时费力，且多数海上风电塔筒运输船甲板面积受限使得塔筒卧式装船分布位置会出现超出现场施工吊装船吊装能力范围的现象，严重影响施工效率。本工法将对于采用卧式运输方案中占用运输船夹板较大的中下段、中上段及顶段塔筒采用立式运输的形

5、式，在码头完成翻身立运，到达机位后，吊装施工仅需进行塔筒和塔筒法兰连接的方式，一台吊机就可完成安装。能实现将零散、部装的工作前置到岸上,使海上施工整体化，既能更好地控制施工质量，又能缩减海上施工周期，降低海上风机运输安装成本。5、施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程设计装船运输工装一船舶稳性计算一塔筒从厂内或堆场装车运送至码头前沿（下段立式陆地转运，其他段卧式陆地转运）一吊装上船（下段直接吊装，其他段吊装翻身）一工装连接与绑扎紧固一海上运输至机位。5.2 操作要点5. 2.1设计制作装船运输工装基于目前海上风电的基础形式，应用较多的主要为单桩基础、导管架基础、吸力筒基础、高桩承台基础等；

6、主机厂家机型较多的主要为明阳智能、金风科技、东方电气等。因基础形式及主机厂家的不同，塔筒的外形尺寸也较为多变，针对各机型海上风电塔筒及常用的陆地转运设备、吊装设备、运输船舶的特点，进行以下几点设计计算并完成工装的设计及制作：1、通过海上风电塔筒的设计图纸和设计要求进行深入研究，并利用三维建模软件Solidworks对海上风电塔筒进行结构建模，以直观的方式剖析海上风电塔筒重心及受力结构特点，初步框定保障塔筒安全运输的设计范围；2、分析海上风电塔筒结构特点并结合多种机型的单段底部法兰样式绘制并试制一种通用于各类海上风电塔筒立式运输的运输工装长孔弧形法兰。3、对整体运输工装进行主材选型和强度校核等精

7、确计算和模拟，并且结合制造、安装需求，进行充分的设计优化，使装置具备造价低、制作效率高、装配误差小、安全系数高、使用方便等诸多优点。4、试制首套立运装置并结合制作完成的首套装置在实际应用中分析问题并改进持续不断的改良优化，针对下段塔筒加装液压支腿等相关辅助设备，满足塔筒立式附件安装、模块化附件安装、多种车辆陆地无吊装转运、适配各类船舶海上运输等多种功能的实现。5.2.2船舶稳性计算1、海上船舶运输压载水控制。较重的风电设备对于装船来说，具有一定危险性，容易导致船舶的稳性不足，危及船舶安全，尤其是风电塔筒立式运输时，立式运输塔筒在吊装承载时容易导致横倾。运输船舶在选型时，需要根据所运输塔筒设备规

8、格计算平衡舱压载水能力，达到自动调整压载水控制船舶横倾，控制船舶稳性的目的。2、机具稳性计算。局部强度，对于海上船舶装载风电设备较为重要。根据海上风电塔筒立式运输的特点及船舶均布载荷、立式运输工装的许用值复核，若小于安全系数时，需增加衬垫，增大受力面积，减小压强，使均布载荷满足安全运输。3、船舶倾覆稳定计算。根据立式塔筒设备重心高度及船舶重心高度和船舶受到横浪、横风、风浪联合的作用下，求得不同海况下的横摇角，绘制出船舶横摇概率密度图,按照上图布置方案一次性立式运输2套塔简，为保证船体运输的稳定性，将2套塔筒对称放置，将塔筒布置在船甲板的中心部分，所有塔筒均配套使用立运工装，立运工装与甲板使用L

9、形钢板烧焊固定，两相邻的运输工装间距3m,塔筒顶端固定4根钢丝绳与甲板固定。其他位置协同主机厂家等单位布置主机、轮毂等其他海上风电装备。5.2.3塔筒从厂内或堆场装车运送至码头前沿塔筒从厂内或堆场装车运送至码头前沿。运输需采用两种运输车板分别是16轴线液压模块车及8轴线液压模块车，塔筒完成装车后，施工人员利用葫芦、钢丝绳将设备绑扎加固，绑扎加固时，钢丝绳与设备避免直接接触，应采用麻袋或胶皮进行隔垫，避免损坏设备。图5.2.3-1下段立式运输图图5. 2.3-2卧式运输图图5.2.3-3模块车倒运塔筒实拍图在作业前期与当地交通部门办理好通行手续，作业前做好交通设施排障处理，对于高空电缆线，配备高

10、架车挑线。封车完毕由运输单位安装悬挂超限运输标志和警示标志。由技术、质检、生产、安全部门人员对产品、车辆、支座和索具等进行彻底检查，并做好书面的检查记录，确认无误后方可发车，正式发运行走后司机要经常检查运输的安全状态和与塔体接触部位的保护情况如何，如有异常应立即停车处理。在运输过程中司机要及时判断风险，禁止使用急刹车和急转弯等措施，重载车的行驶方法：在一般道路上行驶，直行寺40kmh;弯道才3kmh,在通过桥梁时，要居中匀速行驶，车速要控制在5T0Kmh。运输时司机要对塔筒及时进行检测，并降慢速度行驶,发现问题要及时反馈并处理，运行途中停车标准：紧急停车时必须用楔形木顶死车轮，四周设置停车警示

11、标志，夜间应设置警示灯，并派专人看护。5.2.4吊装上船1、吊装准备(I)提前将塔筒工装按照装船工装布置图规划布置好，并在工装上放好橡胶缓冲垫或其他保护物品，保护塔筒与工装接触位置。(2)根据施工环境，进行细致、认真、全面的方案和作业设计的技术交底。(3)顺序组织作业人员、作业机具进场，并对吊装设备、运输设备、吊装索具进行必要的检查、维修、试车。(4)掌握吊装场地范围内的地面、高空的环境情况，根据作业需要，对塔架运输车辆停放区域进行场地清理、地面平整、提前布置船运支座，码头及船板的场地、空间状态应该满足作业要求。2、机具性能核验确认待吊装塔筒的尺寸及重量等相关参数，根据装船位置，吊装器具趴臂距

12、离等对起重设备进行选择：标准上一起一一收Ai!l(160tVJkK40t360-企M转主臂长(m)2430364248546066727884主臂长(m)率幅函而、2x162x132x122l)2x92x82x72x72x62x424646736134338783142962XS89278269263262482359IO2432412362M)224218IOIl2222172172152072195188Il12192192192IM21861821771721651241091214162162157I4152152152142136121IOI1416133133133I2S12712

13、6124117115116931618IllIllIllIll1(I(M103102IOI99S61820989796939391878683812022868383Xi8181797675747122247373717171716965646124图5.2.4-1吊装机具选择图例3、底段塔筒立式吊装上船(1)塔筒吊具安装：将下段塔筒吊具组装起来，在底段塔简上法兰使用螺栓组安装4个吊座组件，并用2000Nnl额定扭矩的电动扳手紧固螺栓。吊座组件安装完成后将4根140tX9m双眼圆形吊带挂在主吊机吊钩上，准备起吊塔筒。(2)吊装上船具体操作顺序：吊车及运输车辆就位一安装索具一水平起吊，拆除陆运工

14、装，运输车辆驶离f水平抬升至离地50OnHn试吊一履带吊正式抬升并转向一趴臂吊至船上指定位置后缓慢落勾一塔筒与海运工装连接完成一摘勾。图5.2.4-4下段吊装示意图4、卧式塔筒翻身吊装上船(1)塔筒吊具安装：使用两台500T履带吊进行抬吊翻身作业，吊具安装示意图:下尊臣累隹费夫图5.2.4-5吊座安装不意图中下段、中上段、顶段塔筒下部法兰通过2根45tX7m环形吊带分别连接吊机吊钩和两个溜尾吊座的卸扣，使用2根钢丝绳分别与两个70t滑轮和上法兰的4个通用吊座组件的卸扣相连接，用2根80tX3.5m环形吊带两头分别挂住滑轮的85t卸扣和吊机挂钩。(2)吊装上船：具体操作顺序：吊车及运输车辆就位一安装索具一主、副吊机同时起吊，吊机要匀速起吊，避免突然加速和突然减速f主吊机继续提升，副吊机调整塔筒底端和地面的距离，起吊过程中塔筒的下法兰不允许接触地面。在塔筒下法兰安装两根导向风绳，用来引导塔简的下落方向一水平下降至离地50OnlnI位置，安装海运工装；一双履带吊抬吊，转向过程注意控制吊车的同步；一抬吊至船上指定位置后缓慢落勾，待海运工装焊接完成后即可摘勾。吊装过程中主、副吊机同时起吊，吊机要匀速起吊，避免突然加速和突然减速，主吊机继续提升，副吊机调整塔筒底端和地面的距离，起吊过程中塔筒的