导管架滚装上船方案优化可行性研究

杜昀松

摘要：中国电建集团贵州工程有限公司承接的华电阳江青州三海上风电项目涉及32台海上风机基础导管架的设备监造，装船运输至施工现场，因单台导管架重量最大可为1300吨，其吊运对相关施工设备要求较高，为降低装船施工成本以及提高装船施工效率，特设计一种新的装船方案，于传统的装船方式以及工装设计进行一定的优化，于设计方案的可行性进行分析研究。

关键词：风机导管架;优化;运输;载荷

引言：

当前海上风电已逐步成长为可再生能源发展的重要领域，我国也将海上风电划入了战略性新兴产业的重要组，目前我国风电市场势头正猛 。随着科学技术的发展，各种风机基础导管架尺寸和重量也越来越趋于大型化，尤其海上风电建设风机基础导管架的运输，吊运等成为一大重难点，目前我国的海上风电发展属于刚起步阶段，于建设过程中的各个施工环节还不够成熟，需要不断的对施工过程进行优化，施工方案进行更新，推动中国海风建设先进化发展，提升工程质量，提高工程效率，降低工程建设成本，降低能源损耗。

于风机基础导管架，由于其重量达1300吨，高度达70米，属超重、超大型设备，其装船存在较大的高难度性，高风险性，并且较为耗时耗力，为降低成本和提高效率，对其装船进行新的方案设计就非常有必要，在此特提出导管架的新式SPMT滚装上船驳运方案，对优化方案的各个环节的可行性进行分析研究。

1、驳运设计：

本文以南通太平洋海洋工程有限公司所生产基础导管架装船为实例，进行具体分析。传统的船上承载工装由于其体积大，重量高，单次制作需要耗费大量的原材料、以及人工成本，最主要的是需要耗费大量时间，现特设计一种简易的装卸船方式与工艺，节省原材料成本、施工成本、施工时间，使得装船环节时间缩短，提高工程效率。

1.1 导管架及SPMT小车配置介绍

SPMT 模块小车单轴承载能力 48 吨，单最大净承载 33.8 吨，单轴自重 4.5 吨，动力模块单元 PPU 单只重 2.8 吨，2 只总重 5.6 吨。根据本方案采用 SPMT 模块小车 2 列 x34 轴线=68 轴线+2PPU，总重约 340 吨;导管架约重 1338 吨+工装总量约重 171.51 吨+SPMT 模块小车约重 340 吨总计约 1850 吨。

导管架的重心位置模拟的载荷分布：单腿承重 462.5 吨。

由此，考虑安全系数后，SPMT 模块小车配置为两列共计 68 轴，SPMT 模块小车单列 34 轴长 47600mm 加 2PPU 长 4500mm 共约 52100mm。SPMT 模块车横向有 21950mm 的空挡，可以满足 SPMT 模块小车操作和运行过程中的通道安全要求。

1.2 发运工装介绍

本驳运方案总共用到3类工装，分别是底座工装、插尖工装、以及发运工装。

1.2.1底座工装：

为了方便立式建造导管架在运输船舶上的放置，为此特制定长 3030mm*2530mm*高 300mm 的底座工装，单个底座工装重约 4.785 吨，单台导管架需要 4 个，合计重约 19.14 吨。

待运输船舶抵达后，根据设计提供的图纸在船上进行画线定位每一套导管架的底座工装，底座工装与主甲板接触面四周一圈烧焊保证牢固稳定。

1.2.2  插尖工装：

由于导管架灌浆段插尖的不同导致导管架 4 条腿存在高低差，为确保导管架安全平稳的坐落在底座工装上，特采用插尖工装来弥补导管架下端的高低差。单台导管架共需要制作三个插尖工装，一个高 700mm，单重约 1.81 吨，两个高 1400mm，单重约 2.59 吨，三个插尖工装合计约重 6.99 吨。

制造完成后送往大合拢场地，待片体合拢后插尖工装的上圆板与导管架灌浆段插尖的下环板焊接以保证插尖工装与导管架本体的有效连接，同时插尖工装的下圆板也需要与底座工装焊接防止位移等情况的发生，焊接的时候要注意焊接质量，满足图纸的要求，保证焊接的牢固可靠。

1.2.3 发运工装：

为配合 SPMT 模块小车运输上船，特定制发运工装，单个发运工装采用抱箍连接的形式，单个抱箍之间采用 10.9 级 M56*300 的螺栓连接。上下共两处抱箍，两个抱箍中间用箱梁以及斜撑加强连成一个整体。

经有限元分析滿足要求后继而进行图纸的发放，生产部门按照图纸要求进行下料制造，制造过程中需要注意焊接的牢固以及角度定位，保证发运工装能够达到所需安装要求，制造完成后以部件为单位运往导管架大合拢场地进行合拢散装，单台导管架共需制造 4 个发运工装合计约重 164.517 吨。

1.3 上船移动绑扎方案

1.3.1发运工装安装：

4 个导管架发运工装为一整套，根据图纸将其合拢散装在导管架指定位置，安装过程中需要汽车吊配合;

1、首先对下方抱箍进行定位，注意抱箍内部肘板的角度及位置，确保定位无误后安装;

2、导管架 J 型管下端与发运工装冲突部位割开，待上船后再进行复位安装;

3、上抱箍先与发运工装箱梁按照图纸要求进行烧焊，烧焊结束后再与导管架进行定位安装，发运工装箱梁需与下部抱箍上平台板进行烧焊，保证焊接质量;

4、在发运工装上抱箍与导管架定位安装结束后，需采用固定卡码限位防止下滑;

5、上、下抱箍定位安装结束后再将斜撑管进行安装烧焊，保证焊接质量;

6、用 H300*300*10*15 的型材在上抱箍强档位置与导管架灌浆段下环板上的垫板连接起来，焊接过程中要保证连接的牢靠与焊接质量;

7、最后用 5 道 H300*300*10*15 的型材将发运工装上下两个抱箍连接成一个整体方便后续拆装;

8、发运工装在现场实际施工过程中可做适当调整加强，视现场情况而定;

9、发运工装安装与加强固定全部结束后，等待小车进场。

1.3.2船上运输工装安装：

1、运输船舶按照要求与码头成 90°尾靠泊并系缆固定后，按要求进行压载水调整试验检查，船上人员熟悉导管架驳运上船时的工作次序和相应配合要求。

2、待运输船舶靠泊码头后，根据船长提供的船舶布置图现场核对甲板的主结构与油舱的位置;

3、核对确认无误后对船舶主甲板面上的多余杂物进行清除，必要时对主甲板遗留的桩脚进行碳刨割除，确保 SPMT 模块小车在行走过程中无任何障碍;

4、根据布置图要求定位划线底座工装的安装位置，确认安装位置后再进行底座工装的定位焊接;焊接要按照图纸要求连续、满焊，保证底座焊接要求;如果底座工装在布置过程中与船舶主甲板面上的透气、溢流管碰撞，原则上在底座工装上开孔使管路穿过底座工装（图纸中已予以注明）。最后将 SPMT 模块小车的行走路线进行规划画线，并用白色广告色弹出标识，方便运输过程现场参照。

5、在运输船舶与码头搭接时，按照 SPMT 模块小车的行走路线将钢板10m 铺设在岸上，2m 铺设在船上。

1.3.3 SPMT 模块小车布置准备：

1、规划出 SPMT 模块小车行走路线，在场地不平的地方铺设钢板或沙石找平。

2、发运工装与导管架本体固定完成经检查确认、运输船舶到位并做好动态调整准备;

3、安排 SPMT 模块小车进厂到达指定位置，横向两两设置在同一直线上。

4、SPMT 模块小车就位后，先将 2 组小车各自顶升，检查各自受力状态和发运工装与导管架本体的接触状态，提请技术、厂家、现场监理等现场确认;

5、SPMT 模块小车各自顶升确认后进行并车同步测试，2 组 SPMT 模块小车同步顶升后再次检查受力情况和发运工装与导管架本体的接触状态。

6、SPMT 模块小车同步试验移动检查确认后，根据潮水时间和现场气象条件确定具体的移动时间。

7、移动开始前，现场需再次检查确认各项是否满足要求并签字确认。对现场安全预防措施检查确认后，正式移动要将驳运范围内的人员进行清理，确保安全第一。

1.3.4 驳运过程注意事项：

1、移动前，再次确认检查插尖工装与导管架本体的焊接是否牢固，插尖工装随导管架本体运输上船;

2、按确定的移动速度进行安全移动，移动 15m 后要暂停检查发运工装与导管架本体接触面，支撑加强结构等变形情况，一旦发现有异常情况就要立即停止移动，分析确认原因，确认无危险后方可移动。

3、当导管架前端两组 SPMT 模块小车接近码头边缘和运输船舶时，要暂停进行一次全面检查，并与运输船舶确认压载状态的调整准备和 SPMT 模塊小车操作之间的配合确认。

4、检查后以最低档速度慢速移动，当 SPMT 模块小车前轮到达主甲板时，通知运输船舶的船长根据船舶吃水状态启动压载泵进行压载水调整。

5、此时起 SPMT 模块小车的移动听从运输船舶的船长指挥，由其根据船舶的吃水和压载调整速度通知 SPMT 模块小车的移动距离。

1.3.5、船上绑扎与固定：

1、当 4 组 SPMT 模块小车全部移到主甲板上并到达画线位置后，由测量人员对导管架的整体位置进行确认后，SPMT 模块小车缓慢下降将导管架落在底座工装上。

2、检查确认导管架安全落在底座工装上，通知焊工对导管架本体与工装进行焊接定位。

3、SPMT 模块小车暂时不离船，使用 130T 汽车吊配合模块小车拆除 4 套发运工装;

4、J 型管散装部位进行复位焊接和后续涂装，焊接过程中注意对电缆牵引绳的保护;

5、最后 4 组 SPMT 模块小车连同发运工装一起离船，3 台导管架依次运输上船。

6、待导管架全部运输上船后采用 3 道 φ273 的圆管将导管架与主甲板连接以保证稳固，具体施工技术要求详见技术部下发的工装图纸。

2、结论

本文以华电阳江青洲三海上风电项目，以南通太平洋导管架制造厂装船为例，采用新式抱箍工装的方式进行装船，通过实践得出以下可行性结论：

（1）通过本文所述方案，可以明显节约装船时所用工装所需钢材用量，以及装船和卸船时所使用人工成本以及工装切除工作量，操作简易快速。

（2）本文所述方案，还能够满足运输船甲板较窄的问题，特别是目前运输船紧张的大环境下，利用此方案可增大运输船的选择面。

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