A2SEA新一代海上风电安装船提升系统安装实例

2015-05-30 10:48林立营
科技创新与应用 2015年15期

林立营

摘 要:A2SEA系列风电安装船由中远船务(启东)海洋工程有限公司设计建造,目前已经成功交付两艘,分别为:“Sea Installer”,“Sea Challenger”。该系列风电安装船是当代世界最先进、自动化程度高、集大型风车构件运输、起重和安装功能于一体的海洋工程专业特种船舶。其中每艘船都配备了由GuSto MSC提供的9000C型液压提升系统,此系统为全船的核心系统,其安装调试过程复杂,且周期长,基本贯穿整个项目的建造过程,因此对整个项目有着到关重要的影响。

关键词:风电安装船;提升系统;围井;安装程序

1 A2SEA风电安装船简介

(1)总长132.41米,型宽39米,型深9米,设计作业水深为30米,设计作业环境温度为-20度至+35度。(2)由四条圆形桩腿组成,每条桩腿长度为82.5米,直径4.5米。每条桩腿分别配备一套提升装置,每两套提升装置配备一台液压动力单元(HPU)。

2 提升系统主要技术参数(每个围井)

(1)该系统设计使用年限为20年,可完成3650次提升作业。(2)基本技术参数:有效提升容量:5300T;预压载容量:9000T;承载容量:9000T。(3)平台提升速度:0.4m/min;平台下降速度:0.5m/min;桩腿升降速度:0.67m/min。

3 提升系统安装程序(每个围井)

3.1 每个围井的提升系统的主要安装流程

下导向分段以及围井分段制作与合拢;提升装置部件组装;提升部件上船安装;上导向分段制作与合拢;下导向分段现场机加工;提升油缸连接;提升装置对中调整;液压动力装置(HPU)及其它部件安装。以下将对主要的安装程序进行简要地描述。

3.2 下导向分段以及围井分段制作与合拢

(1)下导向分段制作完成后,与主船体结构进行合拢。(2)下导向分段合拢完成后,将围井分段(分上下围井两部分)与主船体进行合拢。

3.3 提升装置部件组装

3.3.1 每套提升装置的主要部件及数量如下:导向框架(Guide Frame Segment),4只;中间导向框架(Intermediate Frame Segment),2只;提升油缸(Lifting Cylinder),8只;测量油缸(Measurement Cylinder),4只;连接轭(Yoke),4只;连接杆(Suspension Bar),8只。(如图1所示)。

3.3.2 将提升系统的所有部件在一个宽阔的场地上有序地排开,对其中的主要部件,分别进行组装。

主要包括:

(1)导向框架(Guide Frame Segment)及中间导向框架(Intermediate Frame Segment)组装。将4只导向框架以及2只中间导向框架分别拼装成型,并进行尺寸的测量,在确认符合尺寸要求后,按照要求进行装焊。在装焊过程中,需根据对应的WPS以及焊接顺序进行,同时对尺寸进行实时监测,避免因为焊接变形而导致尺寸超差。焊接完成后,将导向框架与中间导向框架连接起来。注:导向框架的尺寸,因为需要测量三维尺寸,所以通过在框架内部安装多个全方位测量球来进行测量。(如图2所示)。

中间导向框架的尺寸,因为只涉及到平面尺寸,所以可用测距仪进行测量。

(2)连接轭(Yoke)部件组装。将连接轭平摊在场地上,将主提升销子,油缸连接销子等部件安装到连接轭,并将内部的润滑油脂管路连接好。在组装完成后,将主提升销子保护好,防止污染与损坏。

(3)连接杆(Suspension Bar)部件组装。将8根连接杆部件(4根上部分连接杆,4根下部分連接杆)组装成4根完整的连接杆。

3.4 提升部件上船安装

(1)将组装好的导向框架与中间导向框架吊入围井。(2)将组装好的4只连接轭分别吊至导向框架内,并安装到位。(3)将8只油缸分别吊至导向框架内,将油缸下端的吊耳连接到连接轭的连接销子上,并将油缸的上端部用U型抱箍临时固定在导向框架上,防止油缸倾倒。注:因为油缸分左右方向,所以在吊装过程中,需要特别注意油缸的方向。

3.5 上导向分段制作与合拢

(1)上导向分段制作完工后,需按照厂家图纸要求,对其进行机加工,以达到尺寸以及精度要求。其中:a.上导向的主要尺寸及精度要求为:上导向的直径要求为:4510(0,+1)mm;加工后的最小板厚为:50mm;垂直度:1.5mm;平行度:2mm;圆柱度:0.5mm。见图3,上导向分段尺寸要求。b.提升吊耳(8只)主要尺寸及精度要求为:吊耳间的直径:≥4540mm;吊耳孔径:460(0,+0.1)mm;吊耳板厚:≥200mm。c.悬挂吊耳(4只)主要尺寸及精度要求为:吊耳孔径:240(0,+0.04)mm。见图4,提升吊耳及悬挂吊耳尺寸要求。(2)上导向分段机加工完成后,将4根连接杆分别安装到4只悬挂吊耳上。(3)将上导向分段吊至围井分段上部,进行合拢。在装焊过程中,需根据对应的WPS以及焊接顺序进行,同时对尺寸进行实时监测,避免因为焊接变形而导致尺寸超差。

3.6 下导向分段现场机加工

上导向分段合拢完成后,按照厂家图纸要求,根据上导向分段的中心,对下导向分段进行现场机加工,以达到尺寸以及精度要求。相关尺寸要求如下:(1)下导向直径:4510(0,+1)mm;加工后的最小板厚:40mm;垂直度:1.5mm;平行度:2mm;圆柱度:0.5mm。(2)上导向分段与下导向分段的同心度:?芨5mm;垂直度:?芨1.5mm。

3.7 提升油缸连接

(1)提升油缸连接过程中,需要将油缸的柱塞打出,由于整个提升系统还未完成,不能由船上的液压动力系统提供动力,所以需要准备一个临时HPU,以及相应的软管,阀件,仪表等,与油缸组成一个临时的液压系统。(2)HPU以及管路需要进行串洗,以使系统内的液压油至少达到NAS 7级。然后对这套临时液压系统进行泵压,查漏。(3)在系统检查确认无误后,启动HPU,驱动油缸的柱塞,直至提升油缸上部的吊耳到达上导向分段下口提升吊耳的位置,停止HPU。(4)将提升油缸的销子插入油缸的吊耳以及提升吊耳,将两侧的盖板安装到位,用螺栓固定到位。(5)在8只提升油缸全部连接到位后,将安装在上导向分段下口的4只连杆与导向框架连接起来。同时,拆除之前安装的临时U型抱箍。

3.8 提升装置对中调整

(1)在提升装置的主要部件都安装到位后,需要将整个提升框架与上下导向分段进行对中调整,以保证提升框架与上下导向分段在同一个中心上。(2)在上,下导向分段上分别用细铅丝,拉设十字中心线,以找出上下两个中心点。同时在导向框架的上下两个端面上,通过全方位测量球拉设两道十字中心线。然后从上导向分段的中心位置挂一根铅垂线,通过导向框架,以及下导向的中心。(3)在导向框架的底部四个角的位置,放置4只液压千斤顶,将导向框架顶起。在此过程中,通过调整四个千斤顶的高度,来调整导向框架的中心。测量铅垂线与导向框架内的两根十字线的两个方向的距离,当两个方向的距离都小于5mm,且上下两个面的数值基本相同时,则对中调整完成。(如图5所示)(4)确认对中调整完成后,将4根连接杆调整到位,然后完成装焊。注:提升装置部件上船后,在围井区域的电焊作业前,需要安装临时接地线,以保护所有部件不被电焊所产生的电流所损伤。(5)在第一节桩腿吊装之后,再次检查提升框架与桩腿之间的四个方向的间隙,并进行微调,四个方向的间隙基本一致后,将提升框架两侧的四个弹性块与船体结构焊接起来。

3.9 液压动力装置(HPU)及其它部件安装

(1)将2台液压动力装置(HPU)吊装到相应的舱室内,调整安装到位。(2)将提升系统中其它部件按照要求逐一检查安装到位。

4 结束语

不同类型的风电安装船,会配备不同形式的提升装置,虽然其中存在一定的差异,但是基本原理都是类似的。在总结以往项目的经验的基础上,同时根据项目建造过程中的实际情况,我们调整优化了整个安装程序,在保证施工质量的同时,大大缩短了施工周期,同时也为同类型的项目积累了宝贵的经验。

参考文献

[1]徐茂功.公差配合与技术测量[M].机械工业出版社.

[2]Jacking system type 9000C installation procedure,GustoMSC.