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雄风海上来——走近大国重器“铁建风电01”安装船

日期:2020-03-30    来源:新华社  作者:王雅婧

国际新能源网

2020
03/30
08:41
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关键词: 海上风电 风电安装船 中远海运重工

海上风电场示意图。(资料图片)

浙江岱山海上风电项目风机吊装施工现场。

铁建风电01交付现场。(资料图片)

3月19号,全球风能理事会(GWEC)公布了最新《全球风能报告》:2019年,中国以1.98GW再次成为海上风电新增装机最多的国家。业内人士推测,中国在2020年后将成为全球最大的海上风电市场。

近年来,国内海上风电产业迅速发展,沿海省市相继拥有了海上风电场。海上风电场的安装主要包括风机基础及塔筒、机舱、叶片的安装。相较于陆上,海上的施工难度要高很多,必须拥有专门的海上风电安装船,运送风机等设备到达场址并保障后续安装工程的实施。

风电安装船是海上风电的核心装备。近年来,我国海上风电安装船的设计建造能力不断提升,逐步拥有了一系列有自主知识产权的产品。去年年底,我国首艘自主设计、研发、建造,拥有完全自主知识产权的重型自升自航式风电安装船舶“铁建风电01”交付使用。该船由中国铁建港航局集团有限公司投资打造、中国船舶工业集团公司第七○八研究所设计、启东中远海运海工承建,其4100吨的运输能力、1300吨的单桩重量、1300吨的绕桩吊机起重能力均为“国内第一”,为2020年中国蓝色经济发展再添大国重器。

1、强大性能展现大国实力

蔚蓝的大海、白色的巨型“风车”,航行在海面上的船舶……这样美丽的画面可不是哪个海滨度假区,而是中国铁建风电01海上的作业场景。

安装一套海上风电场的风电机组,需要哪些最基本的装备?首先,需要一艘能将所有设备送到指定地点的运输船;其次,需要一个可以上下升降的作业平台;最后,至少还需要吊装风机的起重设备、打桩施工设备和定位系统。

早年,由于没有高度功能集成的风电安装船,传统的风电安装常常需要多船作业。而“铁建风电01”实现了自升平台、自航运输、打桩施工、起重安装、动力定位等多项功能的一体化,融合了当前世界最新科技,展现出强大的综合性能,彻底改变了以往多船联合作业的海上施工模式。

比如,早期用于风电安装的自升式起重平台,可通过升降装置自我调整作业高度,且不受波浪影响,但这种平台没有自主航行能力,需要拖船拖运到作业海域,操纵不便。而另一种浮式起重船虽具备自主航行能力,但极其挑剔波浪条件。而铁建风电01兼具了自升自航能力:自带电力推进系统,航速可达到每小时7.5海里,续航力3000海里;配置液压双动环梁升降装置,可实现平台的连续快速升降,延长船舶的海上作业窗口期。另外,由于海上作业的船不能频繁回港,因此它的装载运输量越大,工作效率越高。铁建风电01全长105米、宽42米、型深8.5米,可运载三套6兆瓦或两套8兆瓦的风机组件,运输能力可谓一流。

海上风机的起重设备主要是起重机,起重能力和起重高度决定可以吊装风机的量级。铁建风电01配备了国内最大的绕桩式起重机——双钩均1300吨的绕桩吊机,可以吊起一艘“轻型护卫舰”,起重能力在国内同类船舶中位居前列。海上风机基础安装需要沉桩。以往,我国的一些风电安装船没有打桩设备,不具备独立打桩能力。而铁建风电01配备了IHC-S3000液压打桩锤和8米抱桩器,能独立完成8兆瓦及以下海上风机基础沉桩。此外,铁建风电01配备DP-2动力定位和四点锚泊两套定位系统,使该船在六级风下可实现精准定位。何为动力定位?铁建风电01的设计方——中国船舶工业集团公司第七○八研究所海工部总体科科长童波介绍,动力定位就是依靠本船的动力系统、推进器系统、控制系统及测量系统,在规定的环境条件下,使本船停留在设定的位置和艏向上。

“我们评价一艘风电安装船的性能,一般主要就是从运输能力、举升能力、起重吊装能力、抗风浪能力这些方面来衡量的。从这些角度来看,铁建风电01的功能集成度很高。”童波表示。

2、先进设计锻造船舶精品

除了在基础装备上有强大综合效能,铁建风电01在设计上以“绿色化、信息化、模块化、便捷化、精品化”为理念,与以往的风电安装船比集聚了许多先进元素。

童波介绍,在绿色化方面,主要是要减少船舶所产生的“固液气”对海洋环境的污染和节能降耗。“我们在设计建造过程中选用对人员健康和生态环境无害的绿色材料,采用生活污水处理装置、污水收集舱、压载水处理装置、油水分离器和废气排量小的主机等防止环境污染。通过选择合理主尺度、优化船体线型和配置合理动力设备,达到节能目的。另外在船体结构设计、舱室布置和设备安装等方面充分考虑振动噪声问题,使操作者感受到绿色船舶带来的舒适友好。”

在信息化方面,铁建风电01采用了先进的控制系统、监测报警系统和船舶信息化系统,智能化程度更高。“拿定位这个功能来说,有的风电安装船采用的是锚泊定位,就是用锚、锚缆等将船舶系留于指定海域,属于被动泊船方式。铁建风电01在锚泊定位之外还安装了DP-2动力定位,这完全是一套自动化的控制方式,可以极大提高施工效率及安全性。”童波表示,“从作业的角度讲,我们还配置了管理信息系统,实现智能物联及船岸一体化,提供远程监控、设备健康管理、视情维护与辅助决策服务,实现船岸数据互联互通共享。”

不得不提的是,铁建风电01设计方在人性化方面也动了一番脑筋。

“作为可以远洋航行的风电安装船,我们在设计之初考虑到各种人性化需求。”该船监造组组长陈耀金介绍,WiFi网络覆盖全船的各个角落,使船上与岸上的联系更加便捷、高效。针对船上人员的工作、生活、娱乐需要,船舶配备了医务室、阅览室、中央空调、多功能烤箱、淡水直饮机、齐全的健身设备等实用设备,大大提升了海上施工人员的舒适度和幸福感。甲板上还有直升机停机坪,便于施工作业人员的往来和物资供应。

3、更高效率彰显中国速度

铁建风电01由启东中远海运海工承建,仅用16.5个月,便完成了全部的生产设计及总体建造,创造了国内同类型产品中建造最快纪录。

之所以能有这么高的效率,源于在建造过程中,施工团队采用了一些先进技术,对过去的工艺进行了一定改良。启东中远海运海工公司792项目经理卞宏建介绍,生产设计阶段,技术人员通过软件进行3D建模,在项目开工之前进行“兵棋推演”,也就是在模型里推演整个建造过程。技术团队和建造团队组成联合模型检查小组,进行拉网式筛查,排除专业干涉以及设计不合理影响施工的问题点,使该船的建造质量处于严密监控之下。整个建造过程下来,检查小组给出的检查意见达6355条,每一条意见都被记录下来予以跟踪。对于一些复杂的问题,团队会组织专题会进行研讨,大大降低了设计差错率,提高了建造效率。

现阶段船舶的建造工艺被划分为船体建造、舾装和涂装三大部分,机舱和泵房的舾装工程,历来是项目建造的难点。不要看一艘船舶外面简简单单,其内部的舾装设备极其复杂,零部件数量繁多。卞宏建说,项目组组织多次研讨会,将机舱和泵房的舾装工程,划分为13个单元模块在车间内制作,与分段搭载平行同步施工,既缩短了建造周期,也改善了施工条件,所以主发机组从吊装到动车,仅耗时两个月。

在铁建风电01的建造过程中,另外一个难点是桩腿分段。一般情况下,桩腿分段是在竖立状态下进行中组,焊接方式为手工焊。但项目组经过调研,联系外部资源组织对公司滚轮架进行技改,实现了滚轮架的同步性功能,桩腿分段改为水平中组,采用自动焊,大大提高了施工效率,且降低了人工成本。

可以说,这些高效的建造手段,是中国船舶建造能力不断增强的一个生动体现。

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