新型海上风电吊装维护技术分析

任冬华

（上海畴万工程有限公司，上海201512）

1 传统海上风电吊装维护技术分析

1.1 吊装维护要点

海上风电吊装维护的难度较高，为保证吊装维护的顺利开展，可从强化问题预防、科学制度运维计划、强化维护范围控制、强化事后处理等要点入手。强化问题预防需保证海上风电吊装维护的定期开展，通过彻底检查机组设备状态，调试设备的各项参数，更换或润滑老化的设备零件，即可真正做到防患于未然；科学的制度运维计划需要关注海上风电维护周期的划分，一般以1 年或2 年为周期。在制订海上风电运维计划前，各机组运行情况必须由技术人员充分了解，同时还需要关注具体的地理条件、未来可能的天气状况、机组运行环境等因素，以此保证维护周期的科学性和稳定性。如经济条件允许，可安装监测设备于海上风电机组处，以此实时监测机组部件，海上风电吊装维护可获得更多的依据，维护效率提升、突发状况概率降低也能够同时实现。此外，严重故障的发生可能性也需要在计划制订过程中充分考虑，同时，需要充分预估各个部件出现故障的可能性及可能产生的成本，以此加大重点环节监测和运维的投入，相关决策的科学性与合理性也能更好地得到保障；强化维护范围控制需关注出现故障的海上风电机组设备零件，在开展维护检修过程中，其他部件的预防性维护检查也需要同时开展，其他部件是否存在维修和更换的需要能够由此确定，维护效率的提升可通过这种维修方式实现。海上风电维护工作还需要同时检查其他关键零件，这一方法可有效实现运维成本节约。

考虑到海上风电机组会受到出现故障的关键部件影响出现连锁反应，为保证海上风电机组系统的稳定性，关键部件的预防性措施选用必须得到重视。值得注意的是，预防性维护也存在一定的局限，如维修船需要一次携带带来备用零件和维护工具，虽然能够在长期层面上实现运维成本节约，但企业需要购入更加灵活、更大载重量的船只也会影响初期成本控制；强化事后处理需关注定期规律性维护的利弊，以往事后处理多会在故障发生前不开展某一个区域部件的日常维护处理，而是故障发生后由专业维护人员开展维护，但这种情况可能导致具体的部件故障发生时间无法及时掌握，而由于预期准备工作必须长期做好，且需要储存对应备件，一定的运营成本会因此浪费。对于不重要的设备，可开展传统的事后处理，但对于海上风电机组来说，受到暴雨、大浪、飓风等问题的影响，工作人员应关注危险性较高天气下维护工作无法开展带来的影响，同时还需要基于终身学习理念不断强化专业知识学习，以此提升维护的高效性和规范性[1]。

1.2 海上风电运维船

传统海上风电吊装维护技术的应用往往需要依托海上风电运维船，海上风电运维船的配置需综合考虑海上风电的离岸距离、机组故障率、气象海况、运维经济性、发电能力、维护行为等因素，对于规模较大的海上风电场，一般采用船队形式，涉及的船舶形式较为多样，如救援监护船、专业运维母船、专业运维船、交通艇、专用工程船舶。海上风电维护船作为重要交通运维工具，主要用于海上风电场运行、维护、施工，主要负责储藏和运输油品。风机配件、日常供给物品、维修工具，并为海上风电维护、施工人员提供紧急救助及食宿休息等服务。海上风电运维船配置需遵循一定原则，如海上风电场离岸较近且天气较好，可采用普通运维船。如海上风电场离岸较近但天气复杂，则需要选择专业的先进运维船。如海上风电场离岸较远且天气较好，可采用运维母船和普通运维船；如海上风电场离岸较远且天气较复杂，可采用运维母船和专业运维船。运维船主要参数会受到风况、波高、水深、距离等环境因素影响，由于相较于陆上风电机组，海上风电机组的故障率更高，必须关注海上风电运维船面临的更高难度维护方式和更加恶劣环境。随着海上风电的快速发展，向离岸更远深海转移的海上风电场建设会导致运维成本不断提升，更严峻的物流挑战、更恶劣的气候条件、更远的运输距离带来的影响必须得到重视，因此，必须关注海上风电运维船的升级发展。

2 基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术

2.1 方案及装备

海上风机大部件吊装维护一般采用大型安装船或大型起重船，直升机也可以用于滩涂或近海等地的海上风电吊装维护。但受到快速发展的风电技术、环境、风能资源减少等因素影响，不断向大功率、高空间发展的海上风电对海上风机大部件吊装维护提出了一系列新的挑战，如高200～300m、10MW的机组对起重安装船或浮吊的起升高度及吨位要求将更大，更为明显的工作环境限制也会随之出现，最终导致海上风电吊装维护的成本进一步提升。为满足海上风机大部件吊装维护需要，本文将围绕基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术开展研究，这一新型海上风电吊装维护技术方案及装备能够实现对海上风电设备塔筒结构的充分利用，在无须适应大型起重设备的情况下，将塔筒与吊装维护设备连接固定，海上风机大部件吊装维护即可通过其自身吊装设备实现。

基于风电设备塔筒结构的吊装维护装备主要由运输系统、提升系统、吊装维护设备等组成，即小型运输船、导轨、支承机架、固定式卷扬机、电气控制系统、门架、吊钩组件、起升机构、变幅机构、液压抱紧装置、自升卷扬机。

2.2 工作原理

在基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术应用中，需要使用小型运输船向海上风电塔筒固定桩旁运送吊装维护设备，在船体锚定后，保持平稳的小型运输船需基于自身固定的提升系统相轨道所在平面提升吊装维护设备，以此沿轨道将吊装维护设备送至塔筒固定桩上表面平台（塔筒下方平台）上。在自升卷扬机的支持下，吊装维护设备可提升至塔筒一定高度，塔筒与吊装维护设备的固定采用液压抱紧装置实现。门式臂架可通过变幅机构实现对风机前部与末端的整个覆盖，变幅机构设置于吊装维护设备上，海上风机大部件吊装维护作业可由此通过使用起升机构完成。

2.3 性能特点

该吊装维护技术的性能特点包括：

1）以往海上风机大部件仅能通过起重船或大型浮吊进行吊装作业，施工过程的成本较高，而通过使用基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术，海上风机大部件的吊装维护得以更为安全、方便、经济、可靠的开展，海上风机运维成本可由此大幅减少；

2）起重船及大型浮吊无法驶近近海及滩涂等地，使以往风电设备后期吊装维护往往难以开展，但基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术可解决这类问题；

3）基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术能够为增速箱、发电机、风叶、轮毂等所有海上风电机组大部件的吊装维护作业提供服务，具备较高实用性；

4）基于风电设备塔筒结构的吊装维护设备采用传统的机构传动形式及相应结构，具备工作安全可靠、制造运输成本低、自重轻等特点，并且经济方面优势突出；

5）可有效节约海上风电吊装维护费用，以3.0MW 海上风机机组为例，在大部件吊装实践中，大型浮吊每天的租赁费用为150 万元，1 台风机机组吊装耗资在千万元上下，而通过应用基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术，每天台班及人工费仅为十几万元，一次风电机组的大部件吊装作业也仅需要耗资几十万元，海上风电吊装维护成本因此大幅降低。

3 结语

综上所述，新型海上风电吊装维护技术具备较高推广价值。在此基础上，本文围绕基于风电设备塔筒结构的吊装维护技术开展的探讨，直观展示了该新型海上风电吊装维护技术的优势和应用价值。为更好地服务于海上风电吊装维护，如何进一步提升该技术的安全可靠性、经济性等优势必须得到重点关注。