海上風(fēng)電導(dǎo)管架建造技術(shù)研究

永泰長(zhǎng)榮

一座海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、 塔筒、導(dǎo)管架、海底預(yù)埋深基礎(chǔ)樁組成。海上風(fēng)電導(dǎo)   管架主體為桁架結(jié)構(gòu)，上部有大型法蘭與風(fēng)機(jī)塔筒連   接，下部為插入式導(dǎo)管架灌漿段與海底預(yù)埋深基礎(chǔ)樁   聯(lián)接，此外導(dǎo)管架上還有工作平臺(tái)、登船梯、靠船件、 J型管、灌漿管等附屬構(gòu)件，整個(gè)海上風(fēng)電導(dǎo)管架長(zhǎng)   和寬各20多米，高度40米以上，重量約900噸。
1 概述
海上風(fēng)電導(dǎo)管架是把風(fēng)力發(fā)電機(jī)、機(jī)艙及相關(guān)附 屬設(shè)備固定在海上的重要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。除了承受風(fēng)力發(fā) 電機(jī)、機(jī)艙及相關(guān)附屬設(shè)備的重力和風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)的震動(dòng)外，海上風(fēng)電導(dǎo)管架位于水下的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期承 受洋流、潮流、海底沖刷的侵蝕，水面上的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期 承受臺(tái)風(fēng)、鹽霧、覆冰的困擾，因此，對(duì)海上風(fēng)電導(dǎo)

管架建造過(guò)程中的技術(shù)質(zhì)量要求極高。本文以廣州文  船重工有限公司承建的中廣核陽(yáng)江南鵬島400兆瓦海  上風(fēng)電導(dǎo)管架建造為背景，研究風(fēng)電導(dǎo)管架建造技術(shù)， 以確保建造過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量可控、提高建造效率、降  低安全風(fēng)險(xiǎn)。
2 海上風(fēng)電導(dǎo)管架建造技術(shù)研究
廣州文船重工有限公司承建了中廣核陽(yáng)江南鵬  島400兆瓦海上風(fēng)電場(chǎng)25套導(dǎo)管架，這批導(dǎo)管架  單套重約為900噸，主體尺寸長(zhǎng)×寬×高分別為  23.9m×23.9m×40.64m。選定在中山市馬鞍島廣州  文船重工有限公司風(fēng)電工程基地進(jìn)行建造，基地配備了  600噸龍門(mén)吊、160噸龍門(mén)吊、270噸平板運(yùn)輸車(chē)、電焊  機(jī)、卷板機(jī)、數(shù)控下料機(jī)、五軸大型相貫線切割機(jī)器人、 自動(dòng)打砂除銹設(shè)備、超聲波探傷儀、X射線探傷儀、空  壓機(jī)等施工設(shè)備。導(dǎo)管架建造工藝流程如圖1所示。

2.1 預(yù)制階段
預(yù)制階段主要包含了管節(jié)、片體、過(guò)渡段以及其 他附屬結(jié)構(gòu)預(yù)制。
2.1.1 管節(jié)預(yù)制
管節(jié)是由直徑不等、厚度為32mm～70mm     的 卷管焊接而成，焊接時(shí)采用逐步退接法，在專(zhuān)用焊接 流水線上進(jìn)行焊接，流水線的固定式焊機(jī)上有伸縮焊 接臂，能伸入管內(nèi)進(jìn)行內(nèi)環(huán)縫焊接。其中，管1和管 2焊接好后，在流水線上自動(dòng)移位，然后進(jìn)行管2和 管3的焊接，以此接長(zhǎng)整根導(dǎo)管。如圖2所示。


圖2 逐步退接焊接法
管節(jié)制作完成后，需要對(duì)斜撐管進(jìn)行貫口開(kāi)設(shè)， 每根斜撐管兩個(gè)貫口，每套36條斜撐管，斜撐管直  徑為700mm～100   0mm 不等，長(zhǎng)度6 m～22    m不  等，單套導(dǎo)管架即有72個(gè)貫口，且貫口及坡口形式  復(fù)雜，使用手工切割無(wú)法保證貫口精度，導(dǎo)致后續(xù)各  個(gè)KTY 節(jié)點(diǎn)的拼裝精度無(wú)法保證。對(duì)此，采用大型  相貫線切割設(shè)備解決切割精度問(wèn)題，根據(jù)管件加工需

求，定制設(shè)備需求參數(shù)如表1所示。
2.1.2 片體預(yù)制
(1)AB   軸線導(dǎo)管架片體制作
按照導(dǎo)管架片體制作圖制作胎架， A/B 軸 為 平 面胎架，尺寸測(cè)量時(shí)必須用同一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。上胎前必 須核對(duì)筒節(jié)編號(hào)、檢查筒節(jié)圓度及外圓周長(zhǎng)是否符合 要求，檢查好后用吊帶將管節(jié)吊至胎架定位。
A 軸 和B 軸片體整體建造，片體上下分段合攏口 進(jìn)行預(yù)拼，但不能施焊，分段制作完畢分離，分別進(jìn) 行中組。
分段制作完畢，按相關(guān)安裝圖紙進(jìn)行舾裝件的安 裝 。A 軸和B軸片體外形尺寸為42m×24.8m,重量 約為240噸。如圖3所示。

圖3 A/B 軸線導(dǎo)管架片體
(2)1/2軸線導(dǎo)管架剪刀斜撐制作
斜撐管呈 “X”   形，在水平胎架上靠模制作。先 劃好定位線，固定兩側(cè)靠模，再用吊裝帶吊運(yùn)管件至 靠模內(nèi)進(jìn)行裝配。斜撐管兩端用圓管作剛性加強(qiáng)，以 防止變形。如圖4所示。



表1 五軸相貫線切割機(jī)技術(shù)參數(shù)

項(xiàng)  目                                               參 數(shù)

切割管徑	φ=108mm~1000mm
切割方式	火焰
火焰切割管壁厚度	垂直切割6mm~60mm坡口切割6mm~40mm
有效切割工件長(zhǎng)度	24000mm
要求工件橢圓度	≤1%
切割速度	10mm/min~2000mm/min
移動(dòng)速度	10mm/min~6000mm/min
火焰坡口角度	火焰開(kāi)孔切割±55°火焰端部切割±60°
機(jī)器軸數(shù)及運(yùn)動(dòng)范圍	X軸：割炬沿管件軸，向水平移動(dòng)軸最大行程24000mm;Y軸：管件旋轉(zhuǎn)軸， 360°自由回轉(zhuǎn)；A軸：割炬沿管件徑向平面擺動(dòng)軸，±55°;B軸：割炬沿管 件軸向平面擺動(dòng)軸，±60°;Z軸：割炬上升下降軸，該軸不參加口聯(lián)動(dòng)最大行 520mm
切割長(zhǎng)度精度	士1.5mm

2.1.3 過(guò)渡段預(yù)制
導(dǎo)管架過(guò)渡段含內(nèi)外鋼平臺(tái)及法蘭重量約240噸，主  體尺寸長(zhǎng)×寬×高約16.5m×16.5m×6.5m, 采用 立式建造法，在龍門(mén)凳上水平胎架制作。過(guò)渡段制作  完畢，在其上安裝外部鋼平臺(tái)、內(nèi)部鋼平臺(tái)、法蘭、
塔筒門(mén)等附件，如圖5所示。