风电安装平台辅起重机的种类及配置

谢文汉 张磊 徐文林

摘    要：本文主要介绍风电安装平台辅起重机的种类配置，根据其在平台营运中的实际使用情况，结合辅起重机的布置及设备和安装成本，选择合理的辅起重机。

关键词：辅助起重机;绕桩回转式起重机;履带式起重机;风机部件

中图分类号：U664.43                              文献标识码：A

Abstract： This paper mainly describes the various types of the auxiliary crane for wind power installation platform， and referring to the actual application of the existing platform in operation， combined with the crane equipment and installation cost， analyzes that which auxiliary crane more satisfy the needs of wind turbine hoisting and turning at this stage to improve the hoisting efficiency of it.

Key words： Auxiliary crane; Rotary crane with winding piles; Crawler crane; Fan parts

1    前言

风电平台一般都配置有大型的辅助起重机或者预留了辅起重机的位置空间。辅起重机的功能主要有辅助主起重机作业、进行小吨位起吊、辅起重机的起重能力一般超过100 t，辅起重机的选型和布置直接影响到风电安装的效率。

2    辅起重机的功能

2.1  辅助主起重机作业

起吊大型设备特别是翻桩作业时，单起重机作业不方便操作，需要辅起重机配合作业（见图1）。

配置双钩的主起重机也可以进行翻桩作业，但是其作业比较困难，对操作人员的要求较高，据了解目前国内单台起重机独立进行翻桩作业尚缺乏成功经验，翻桩作业主要还是依赖两台起重机配合完成;采用辅起重机配合进行翻桩作业，工作效率较高，但对辅起重机的起吊能力有一定的要求。

风机部件塔筒尺寸较大，一般竖直放置于主甲板上且需要进行分段安装。在安装塔筒前，需通过起重机将塔筒吊起并保持竖直状态进行翻身作业，配置了辅起重机就可通过主起重机和辅起重机联动，减少了翻身时间，提高了作业效率。

2.2  进行小吨位起吊作业

辅起重机功率低、起升速度快，小吨位起吊时无需启动主起重机，直接由辅起重机进行作业，提高作业效率同时又节省资源。

2.3  进行单独作业

主起重机作业时，辅起重机可以独立进行另外的作业，无需等主起重机作业完成后再进行此项作业，既节省时间也避免了主起重机高频繁作业。如主起重机在作业过程中，辅起重机可以同时将运输船上面的风电设备组件吊运至风电安装平台甲板上，节省了运输船的运输时间，提高了风电安装效率。

3    辅起重机的种类及特点

3.1  绕桩回转式起重机

绕桩回转式起重机设置在固桩室顶部，平台桩腿穿过起重机筒体，起重机可以绕平台桩腿回转，如图2所示。

一般风电平台的主起重机多为绕桩回转式起重机，其特点为：采用绕桩回转式起重机可充分利用固桩室结构，对比普通的甲板面起重机，减小了起重机筒体高度及空船重量;而且起重机在固桩室顶部，不占用平台甲板面积，可以节约平台宝贵的甲板面积，装载更多的风机组件。

3.2  非绕桩回转式起重机

非绕桩回转式起重机即普通起重机，起重机筒体直接插入船体，如图 3所示。非绕桩回转式起重机的特点为：采用普通圆柱筒体可减小筒体直径、采用较小的回转支撑、降低设备成本。但是起重机筒体将占用一定的甲板面积，减小了可用于装载风机组件的平台面积。

3.3   甲板履带式起重机

因为风电安装平台一般要在甲板上拼装风机，所以甲板载荷比较大，在甲板上可以配置一台起重能力較高的履带式起重机，如图4所示。履带式起重机的特点为：起重机可以在吊装翻身时灵活运动，提高吊装效率;履带式起重机可以拆装，不占用甲板面积;建造成本低。但由于甲板载荷大，为防止甲板在吊运时变形，部分风电安装平台无法使用较大起重能力的履带式起重机。

4   各种辅起重机的对比

由于不同类型的风电平台吊装要求不同，对辅起重机的要求也不尽相同。现以某型风电平台为例来分析各类辅助起重机的优缺点：该平台开敞作业甲板的面积约为2 000 m2、开敞作业甲板的设计载荷为117.7 kN/m2、桩腿直径约4 m、可变载荷约2 500 t、风机为6 MW及以下。

4.1  绕桩回转式起重机

（1）绕桩回转式起重机优点

起重机设置在固桩室顶部，平台桩腿穿过起重机筒体，起重机可以绕平台桩腿回转，采用绕桩回转式起重机可充分利用固桩室结构，减小起重机筒体高度，空船重量较小，对甲板使用面积无影响，节约了甲板面积。

（2）绕桩回转式起重机缺点

起重机的核心组成设备回转轴承大，导致起重机的设备成本提高，约比非绕桩回转式起重机高2～3倍。

4.2   非绕桩回转式起重机

（1）非绕桩回转式起重机优点

起重机筒体直接插入船体，采用普通圆柱筒体，减小筒体结构的直径;采用较小的回转轴承，减少了设备成本。

（2）非绕桩回转式起重机缺点

起重机筒体占用了一定的甲板面积，减小了可用于装载风机组件的平台面积;起重机将筒体插入船体主甲板，需要增加加强结构，而且筒体结构没有利用固桩室，增加的钢材重量比绕桩回轉式起重机要多约80t。

4.3  履带式起重机

（1）履带式起重机的优点

起重机使用位置灵活，便于叶片翻身及从运输船上吊装风机组件;履带式起重机可以拆分组合，方便甲板的利用;将起重机拆卸后平台的舾装数将降低，对锚重量、锚机规格、锚链长度、以及系泊载荷等造成有利影响，可以节约系泊设备成本;起重机设备价格，低于绕桩回转式起重机和非绕桩回转式起重机。

（2）履带式起重机的缺点

因为甲板载荷的原因，履带式起重机不能配置太大，例如：在开敞作业甲板的设计载荷为117.7 kN/m2时，根据履带式起重机的甲板接触面积和自身重量，最大只能配置150 t的起重能力。根据风机筒体组件重量，超过6 MW的筒体吊装翻身时起重能力不足。

履带式起重机的吊高一般为甲板面上70 m左右，此吊高要小于其它类型的辅起重机（吊高一般为100 m以上），所以对其吊装功能方面也有限制。

4.4  综合评价

根据绕桩回转式起重机、非绕桩回转式起重机、履带起重机的特点分析，我们可以知道：在风电安装平台的使用中，履带起重机对甲板使用面积、可变载荷、舾装数的降低都有较大的优势，而且设备成本和建造成本上也有较大的优势。但在风电安装市场的飞速发展中，随着风机发电功率的增加，风机组件的尺寸和重量也会不断增加，在有限的甲板设计载荷下履带式起重机受到了制约，而且履带起重机的吊高也是无法与绕桩回转式起重机、非绕桩回转式起重机相比的。所以在选择辅起重机时，还是要看平台使用的海域及需要吊装的风机型号，在未来的发展趋势下绕桩式起重机的选择将会更多。

5    结束语

随着全球风电产业的快速发展，未来海上风电项目中的单机容量将越来越大，而高效的风电安装平台将成为风电安装设备的主流发展趋势。起重设备是保证风电安装平台高效安装的重要设备，所以选择好的辅起重机形式对风电平台的作业效率是非常重要的。本文对现有风电安装平台营运中常用的辅起重机形式进行了分析，希望对以后的设计选型能有帮助。也希望以后能有更好的辅起重机形式开发出来，起到高效安装风机的目的。

参考文献

[1] 程维杰. 风电安装船设计现状及趋势 [J]，上海市船舶与海洋工程学会2017年学术年会， 2017.

[2] 广州省电力设计研究院. 海上风电基本知识介绍[R]. 2014.

[3] 国家能源局和国家海洋局. 海上风电开发建设管理暂行办法实施细  则[R]. 2011.

[4] CCS.海上风机作业平台指南. 人民交通出版社[S].2012.

[5] 江苏龙源振华海洋工程有限公司. 近海潮间带风电场施工指导书， 2015.

[6] 江苏润邦重工250吨绕桩式起重机资料. 2016.