第1期张三，等：论文名称1

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大功率风机整体安装在惠州海域的工效分析庄延军，苏磊，刘洋

中广核工程有限公司，广东 深圳 518124

摘要：风机整体安装技术已在上海、江苏、浙江、广东等多地的海上风电场工程中实际应用，其中广东省仅珠海桂山海上风电场示范项目一期工程有过应用，工程经验相对较少，本文针对广东省惠州海域，研究大功率风机整体式安装作业条件与全过程工艺流程，进行工效分析，为其后续在广东省深远海域的应用提供参考。

关键词：广东惠州海域；海上风电；大功率风机；整体安装；工效分析

Ergonomic Analysis Of Integral Installation Of High-power Wind Turbines In Huizhou Sea Area

ZHUANG Yanjun, SU Lei, Liu Yang

China Nuclear Power Engineering Co., Ltd., Guangdong Shenzhen 518124, China

Abstract:The integral installation technology of wind turbines has been applied in offshore wind power projects in Shanghai, Jiangsu, Zhejiang, Guangdong and other places, among which Guangdong has only applied to the first-stage of Zhuhai-Guishan Offshore Wind Power Demonstration Project, with relatively little engineering experience. This paper studies the operation conditions and the whole process of integral installation of high-power wind turbines in Huizhou sea area in Guangdong, and makes analysis on the working efficiency of the integral installation technology, which provides reference for its subsequent application in the deep sea area of Guangdong Province.

Key words: Huizhou sea area, Guangdong; Offshore wind power; High power wind turbine; Integral installation; Ergonomic analysis

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引言

在海上风电工程领域，风机整体安装已在上海、江苏、浙江、广东等多地的海上风电场工程中实际应用，技术成熟，其优势为不受风场水深、海底地质影响，随着国内近海深水、深远海的风场迅速开发，自升式风机安装平台船受作业水深、海底地质影响的限制已无法满足需求，漂浮式风机技术当前在国内尚处于样机试验阶段且需高成本投入，整体安装可以作为深水风场固定式基础风机安装的有效技术方案。

依据《广东省海上风电发展规划（2017-2030年）（修编）》，广东省近海深水区规划海上风电场址8个，装机容量5700万千瓦，可开发量巨大。但广东省海上风电应用过风机整体安装技术的仅有珠海桂山海上风电场示范项目一期工程，其场址最近端距离珠海市陆岸13km，场址内多岛屿，水深5-9m之间，单机为3MW风机，风机整体安装工程经验较少。当前广东省在建海上风电项目均为6MW以上风机，待建项目均为8MW及以上风机，其中惠州港口二期项目最大为14MW风机。本文依据广东省惠州海域特点，进行大功率风机整体安装的工效分析，为后续该技术在广东省海上风电场的推广应用提供参考。

1广东惠州海域波浪与风速条件

海上风电场位于广东省惠州市惠东县港口镇附近海域，水深在约32-42m之间，距离陆地最近距离约25km。

1.1波浪

根据2014-2018年施工海区海浪资料，月平均最大浪高情况见图1。冬季最大浪高明显高于其它季节，春季和夏季浪高最小，月平均最大浪高基本低于1.5m（4月-9月），其中5月份浪高最小，为1m左右。

图1  2014-2018年月平均最大浪高

1.2平均风速

根据2014年-2018年施工海区风速资料，惠州海域月平均最大风速情况见图2。冬季最大风速明显高于其它季节，春季和夏季风速最小，月平均最大风速基本低于8m/s（4月-9月），其中5月和

8月最小，平均最大风速小于7m/s。

图2  2014-2018年月平均最大风速

1.3台风

根据历史台风资料，每年影响惠州海域的台风个数约为5-7个。台风的影响主要集中在6月-10月，2014-2018年每月影响该海域的台风个数见表1。

表1 2014-2018年每月影响该海域的台风个数

2大功率风机整体安装工效分析

2.1大功率风机整体安装施工资源评估

目前国内主流的8MW以上大功率风机，机舱重量超过300t，单根叶片长度超过90m，叶轮直径接近或超过200m，叶轮重量超过200t，底节塔筒重量超过200t。在广东省海域，8MW风机的海上机位轮毂高度超过120m，12MW的轮毂高度超过140m，14MW的轮毂高度接近150m，其中8MW风机的整机重量约1100t，12MW风机的整机重量约1500t。上述参数结合风机整体安装技术特点，所需关键施工资源配置如下：

1. 码头及场地：2万吨级以上码头，风机部件堆放及拼装场地建议面积不小于5万㎡；
2. 码头起重机：主力吊装起重机建议配置1250t及以上的履带式起重机，辅助起重机建议配置400t以上的履带式起重机，码头作业区需适用；
3. 作业船舶：2万吨级及以上运输驳船，最大起重量超过2400t且主钩最大起吊高度100m以上的双臂架起重船；
4. 专用工装与吊具：风机部件拼装专用吊具，一般为风机厂家提供；整体吊装所使用的工装与吊具，一般为施工单位提供。

2.2安装工序与工时分析

按陆上码头船上单叶片安装、海上整体运输与整体吊装的方式，一艘运输驳船2台风机，两艘运输驳船形成流水作业，工序及工时评估如下：

1. 码头运输驳船上安装2台风机76小时；
2. 码头至风场运输20小时；
3. 海上整体吊装2台风机42小时；
4. 运输驳船空载返程16小时。

码头及履带起重机的利用率较好，两艘运输船的作业时间可以紧密衔接；起重船在风机吊装作业间隔期可以进行工装的拆除、倒运及安装工作，可减少辅助起重船投入。

2.3可施工条件分析

参考国内已采用风机整体安装的海风项目建设经验，结合广东省海域特点，对惠州海域风机整体安装的可施工条件评估如下：

1. 码头运输驳船上安装风机：塔筒与主机安装≤10m/s风速，叶片安装≤8m/s风速。
2. 码头至风场运输：风速不超过6级，浪高不超过1.5米，三级海况以下的条件下进行。
3. 海上整体吊装：风速不超过6级，浪高不超过1.5米，三级海况以下，且起重船横摇角度小于2°，升沉1m以内。
4. 其他说明：对于码头运输驳船上安装风机的风速要求，如果风机厂家有不同要求，按照风机厂家要求执行；码头至风场运输、海上整体吊装的可施工条件，直接关联运输驳船和起重船的性能，在选配与核算时应充分考虑资源情况、适用性及成本投入。

2.4可施工窗口期分析

参考2018年1月23日至2020年2月15日惠州港口海上风电场测风塔实测数据、《中广核惠东港口海上风电场工程波浪数学模型研究专题》、《中广核惠州港口海上风电场项目台风气象风险影响评估报告》、《中广核惠州港口一400MW海上风电场工程微观选址报告》，以及2021年5月至2021年12月中广核惠州港口一海上风电场工程施工记录，结合本文第2.3小节中的可施工条件分析，评估惠州海域大功率风机整体安装的可施工窗口期见表2：

表2 惠州海域大功率风机整体安装的可施工窗口期

上述数据为考虑相关影响因素后所评估的平均值，其中10月至次年3月均不适宜整体安装作业，可在该期间开展设备制造、工装预制、船机及码头锁定等准备，为4月至9月形成流水作业创造条件。

2.5工效分析

按照码头1个泊位、码头1台主力履带吊、2艘运输船（每艘船装2台风机）、1艘主力起重船的施工资源配置，工效分析见表3，全年可完成约40台风机安装。

表3 惠州海域大功率风机整体安装工效分析

3结论

广东省深远海域海上风电场采用风机整体安装技术是可行的，施工资源合理配置后可以实现较好的施工工效。

相对风机分体安装，目前风机整体安装所需前期投入较大，短期成本较高，可以从长期化、规模化地推广应用发掘降低成本措施。

参考文献：

[1]李俊来, 雷丹. 复杂海况下海上风机安装技术研究与应用[J]. 中国设备工程, 2018, 5(上): 0231-03.

[2]雷丹，潘路. 海上风机整体吊装技术在舟山海域的应用[J]. 海洋开发与管理, 2018, 35(S1):1341-139.