风电塔筒整体滚装方案设计

文 | 牛文献，李庆喜

风电塔筒整体滚装方案设计

文 | 牛文献，李庆喜

风能是没有公害的能源之一，而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电已经成为一种趋势。海上风电亦是可再生能源发展的重要领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。我国海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。

风力发电所需要的装置，称作风电机组。这种风电机组，大体上可分风轮、发电机和塔筒三部分。塔筒是支承风轮和发电机的构架，一般情况下塔筒修建得比较高，为的是获得较大和较均匀的风力，同时塔筒又要有足够的强度。由于风电使用环境都比较差，塔筒的拼装工艺又比较复杂，因此使得塔筒整根交付使用已经成为重要方式。由于其长度及直径影响塔筒运输的主要为海上运输，运输时难度比较大。

工程概况

本文主要针对风电塔筒整根滚装上船方案及施工过程方案的编制进行阐述，相关重点内容可以作为其他项目参考。本次上船塔筒图1所示主要参数为：塔筒最大直径为6200mm，长度为78000mm，塔筒总重为760t。滚装过程：由塔筒拼装码头滚装上运输船舶就位固定。

本次塔筒滚装运输所使用的拖轮为宁海拖 3002，船籍：南京，拖轮总长为42m，型宽10m，型深5m，主机动力为3600HP。驳船采用宁海驳16001，船籍南京，驳船总长为110m，型宽32m，型深7.5m，总载重为10000t，调载能力为5000m3/h，有效装载面积为100m×30m。海上运输是采用吊拖形式如图2所示。

滚装方案中轨道选择

启运港资料：根据我们实际测量，启运港的潮位在0.6m时，码头面到水面的距离为2.70m。高潮时的潮位在1.40m时，码头面到水面的距离为1.88m，这与潮汐表中的数据基本相符。启运港低潮位的潮高在0.4m-0.7m，潮汐表如图3所示。

根据以上数据，我们选择低潮位0.6m时（码头面到水面距离为2.70m）滚装塔筒，“宁海驳16001”装货后最大压载吃水4.0m，干舷的高度为7.5-4.0=3.5m，如果“宁海驳16001”的轨道高度选择0.4m，则码头轨道高度为：3.5 +0.4-2.70=1.20m，我们考虑到潮汐及横向调载等情况，为了确保安全的滚装，把轨道的高度定在1.4m（留有0.2m的富余）。

滚装方案中牵引力计算

塔筒滚装上船过程中由两台10t卷扬机拖移上船，为了防止塔筒滚装过程中出现意外，另外在码头还设置两台10t卷扬机起保护作用。卷扬机布置图见图4。

塔筒总重 G=760 t，有轴承的车轮运行阻力一般为7kg/t，整个塔筒滚装拖动阻力f=7×760=5320 kg=5.32 t。塔筒滚装上船是支持中心跨距40000 mm，塔筒滚装过程爬坡高度差为350 mm，因此爬坡角度θ=arctan (350/40000)= 0.5°。安全系数取1.2，计算得到塔筒滚装时所需所有牵引力F= 13.3 t。上岸我们选择两个牵引点，每个牵引点有一个滑车，选用滑车应该承受大于6.65t的牵引力。受力图如图5所示。

实际我们选用牵引拉力为10t的卷扬机（卷扬机上钢丝绳可以提供10t拉力），滑车采用倍率为4，每个拉点可提供40t的拉力，满足塔筒滚装实际工程要求。

滚装过程

一、运输船舶靠港

风电塔筒滚装前运输船舶进行靠港作业，由于塔筒长度较大，运输船舶采用尾靠靠泊位的方法靠在码头，运输船靠泊时以尼龙缆为主，并尽量地收紧，钢丝缆绳保持一定的力度，以便稳住船身，防止损伤码头。缆绳不得带在有棱角的地方及锐器上，以防缆绳受损拉断，且多带保险缆。

二、滚装前准备工作

为保证作业过程的顺利进行，提前收听气象预报，密切注意天气，选择良好的气象和海况作业；作业过程中申请海事在现场监护，以防过往船舶影响操作；同时，拖轮要保持24小时值班，守听甚高频，提醒过往船舶注意，机舱备车保持随时可以应急，确保作业的安全性。

滚装作业时要选择良好的天气（六级风以下）和海况下进行，塔筒滚装前一小时做好所有的准备工作。现场统一指挥，工作人员各就各位，用对讲机保持及时联系。通过卷扬机绞缆，将驳船的轨道和码头的轨道对齐，收紧钢丝缆固定好船位，适当时机安装好过桥梁。过桥安装完成后由专人进行全面检查，提前排除安全隐患，保证塔筒滚装工作安全顺利进行。

三、滚装作业

滚装准备工作就绪后，选择潮位进入低平潮前的最佳时段开始塔筒滚装。滚装过程中通过及时连续的调仓压载来保证驳船处于最佳状态，始终使船上轨道在滚装的过程中保持平衡稳定状态。特别是塔筒行走在码头与驳船的桥梁期间，应利用驳船的调载使驳船与码头之间的轨道高差保持在一定的倾斜范围之内，控制好牵移塔筒的速度，确保塔筒安全顺利地滚装到运输船舶上。

整个塔筒滚装过程约90mins，其中约60mins用于滚装上船，其余时间做好准备工作，滚装速度控制在0.5m/min。塔筒滚装至运输船舶后进行及时的绑扎工作，在绑扎工作完成前牵引卷扬机不可移除，应保持拉紧状态。

四、滚装完成后场地清理

塔筒在运输船舶上绑扎完成后进行滚装现场清理作业，首先对运输船舶上无关设备进行清理。与海运无关设备转移至码头，安放妥当。运输船舶上设备清理完成后运输船舶离港。

码头滚装现场清理时主要注意滚装轨道的清理工作，滚装轨道精度较高并且数量较多，现场清理时应注意其转运及安放位置的选择。保护卷扬机移除作业滑道，对作业滑道清理干净保证下次滚装时滑道的畅通。

结语

塔筒滚装上船工作已成功完成，可以说明本方案切实可行。塔筒整根采取滚装上船方式看似简单，但是难度确实存在，只有做好充分的准备工作才能确保滚装的顺利成功，希望通过本文简单介绍对于以后的项目起到帮助。

（作者单位：华电曹妃甸重工装备有限公司）