海上风电安装平台液压插销式升降系统调试的研究刘会涛

海上风电安装平台液压插销式升降系统调试的研究刘会涛

刘会涛

广东精铟海洋工程股份有限公司528244

摘要：本文讲述了800T海上风电安装平台液压插销式升降系统在安装后的调试过程，涉及到升降系统的站桩、压桩、额定升降、全程升降的过程操作及注意事项。

关键词：海上风电；安装平台；液压插销；升降系统

0引言

为实现节能减排的目标，我国正在大力发展清洁能源，海上风力发电就是其中重要的能源之一。国外海上风机的安装采用专用的风电安装平台，国内由于风电行业发展慢，起步低，在行业的装备研发、设计和制造均落后于国外。随着近年国产化海上装备的快速发展，风电安装平台使用的液压插销式升降系统被广泛应用。升降系统的调试作为平台最重要的测试环节，在整个平台建造过程中起到至关重要的作用。

1风电平台简介

我国传统的风电机组安装多采用海上起重船来完成，同时需要生活补给船进行配合，整个作业过程中动用的工程生活船舶较多，受作业的海况影响大，定位精度困难，效率低。目前，国内沿海风电场的建设中起重能力为800T的风电安装平台可涵盖6MW以内的所有国内外风电机组使用。专用的风电安装平台可自带3~5台风电机组自航或者由拖轮拖带至作业海域，节省了大量的时间，在有限的安装窗口期可以最大限度的完成多机组的安装。

2、升降系统的工作方式

升降系统作为平台的主要设备之一。当风电安装平台到达作业地后，平台在海上处于漂浮状态，通过液压插销升降系统将桩腿桩靴下放直至触碰到海床，液压插销升降系统开始升船，通过站立在海床上的桩腿桩靴慢慢离开水面后压载，使桩靴在海床站稳；压桩完成后，继续升降直至船体离开海面达到工作气隙，升降装置完全锁定后即可进行工作。工作完成后，通过升降系统进行降船、拔桩等一系列动作后，可恢复到漂浮状态。船厂建造后平台也需要进行以上动作，其中平台的全程升降可验证升降系统的可靠性。

2.升降系统的调试

以KOE-01四桩腿风电安装平台液压插销式升降系统为例，升降系统单桩额定升降：3600T，预压载载荷：5000T，额定升降速度：0.3m/min，收放桩速度：0.6m/min。单桩的升降装置包括4组提升油缸与滑座的总成，4组浮动机构总成、2组扶正机构总成，动力源为每桩升降系统配有独立的液压泵站，四桩的液压泵站由中控的操作台统一控制。升降系统的调试不仅验证各动作的稳定性外，同时验证机-电-液系统的可靠性。

图1自升式风电安装平台3600T液压插销升降系统结构组成

平台升降调试前需要检验安装情况及电控系统的安保试验，并对所有液压油缸进行排气运行，确保插销等移动部件或者结构润滑充分。调试分为以下五个部分：

第一步：桩腿下降/上升

目的：测试升降系统的安装是否正确、桩腿收放工况下运作是否正常。

第二步：压载工况

目的：测试压载工况下，升降系统是否正常。

第三步：额定负载升降—平台上升/下降2个节距。

目的：测试升降系统额定负载工况下运作是否正常。

第四步：全程升降—平台上升到桩腿的极限高度。

目的：测试上、下导向装置对桩腿是否导向正常，升降系统运行是否正常。

第五步：拔桩—根据平台操作手册进行拔桩

目的：测试升降系统在拔桩工况下是否运作正常。

2.1桩腿下降/上升—桩腿收放2个节距

下降/上升前，检查平台浮态，确定平台倾角小于设计安全角度。将桩腿从现有高度下降两个节距（可根据现场水深进行调整下降高度），下降/上升过程中，桩腿的实际高度可在中控台显示，相关数据记录到表格中。下降/上升过程中如有异常，升降动作要立刻停止。

2.2压载工况—根据平台操作手册进行压载

平台就位，调整平台的浮态，观察中控台电子水平仪，使平台倾斜小于设计安全角度。下放桩腿，当桩靴底部接触海床时，密切关注平台的姿态，控制倾斜角度在设计安全角度以内。.插桩过程中随时监测插深变化，和理论的插深曲线进行对比，如有异常则采取相关措施避免发生穿刺。压载方式为对角压桩方法，逐对桩腿压载到设计载荷后，排出多余压载水，调整平台姿态，恢复至四条桩腿平均受力的状态。

2.3额定负载升降—平台上升/下降2个节距

额定升降时平台重量需要加入可变载荷的数值，此时升降能力为最大工作工况。升降过程中，桩腿的实际高度、平台的倾斜角度都可在中控台中显示，相关数据按要求填写在数据记录表格中。

2.4全程升降—平台上升到桩腿的极限高度

平台实际作业时气隙高度均为10米左右，因此全程试验是验证升降系统的可靠性，升降载荷一般取平台自重及升降过程中必要的主机及液压系统的冷却水。总载荷不大于额定升降时的负载。到达桩腿顶端后，需验证桩腿上限位报警功能，然后开始下降平台回到全程升降前的起始位置。

2.5拔桩—根据平台操作手册进行拔桩

下降平台至船体浮态，观测升降系统压力值直到浮力等于重力时停止动作。在该吃水情况下(桩靴底部不受力)开始对四根桩腿进行冲桩作业。冲桩时认真观察冲桩压力的变化，并作好记录表格，经过一段时间的冲桩，压力会有明显的下降趋势，说明桩靴等附着力已消除，桩腿可进行把桩作业。

3调试过程中注意事项

（1）预压载过程中由于海貌水深不同，四条桩腿接触地面有先后，插深有不同，升降过程中如遇到平台倾斜可暂停较高一侧的桩腿来保持平台水平。在船底板刚离开水面时（0气隙），等待30分钟让桩腿缓慢沉降，防止发生突然沉降。

（2）把桩过程时对四根桩腿进行同时提桩动作，平台下降至过量吃水，如果条件允许，平台下降过程中冲桩是连续的。当系统单桩的拔桩力达到额定载荷时，停止动作。当桩腿无法拔出时，可在冲桩的同时，调整平台的中心，靠自身浮力拔桩。

4．结语

本文通过对海上风电安装平台液压插销式升降系统不同工况下调试的研究，得出如下几个方面的结论：

（1）升降系统的压载和拔桩工况为最危险的情况，突发情况较多，需要调试人员做好各种应急方案的分析；

（2）在升降过程中，应持续监测升降系统的压力及速度变化，如果发生任何可疑征兆，应停止升降。如果有必要的话，将平台下降到安全位置。

（3）应提前对站桩位置的地质情况进行勘验与确认，保证地面具有可靠的承载能力，桩靴底部不能有大的碎石、障碍物和大斜坡等。应提前制定安全应急预案，包括升降试验中出现事故、火灾或者其他灾难性的事故时，人员的安全保障及撤离方案。

（4）平台在站桩、压载时均会发送桩腿穿刺情况，在压载过程中，保持合理的气隙高度，防止穿刺后平台倾覆。一旦发生桩腿穿刺，需立即将平台降入水中，并保持平台水平。

参考文献

1赵亚楠，郝军，汪莉，王辉，高嵩，王立权.自升式风电安装船桩腿及升降现状与发展.船舶工程.2010

2唐蔚平，裘继承，薛雷刚自升式海上风机安装平台桩腿升降系统设计广东造船2014

3秦琦海上风机安装船的发展中国船检2010

作者简介：刘会涛，男，1981年9月生，广东精铟海洋工程股份有限公司，机电一体化专业；