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（SL5000海上风力发电机） 第一步：在大海上打个8条腿的桩 和其他风力发电设备相比，SL5000风机在主体结构上并无太大差异，也是叶轮+机舱+塔架的三段式结构，但是SL5000风机超过40层楼高，拥有世界最长的叶片，如何把这个“大风车”安稳地放在海面呢？ 1、在大海上插风机，比在地面难多了 首先要考虑的关键问题在于海上风电机组的基础结构，也就是我们通常说的底座。 海上风电基座设计与陆地上不同，陆地上足够深、足够牢靠的地基基本上就提供所需的结构强度，以保证风机设备稳如泰山。但是海上则不同、需要考虑海底结构、海浪波动、气候环境等诸多因素的影响。 2、踩在20米厚的淤泥上，一条腿可不够用 国外海上风电场通常选址在有硬质砂基的海底，承载力较大。而SL5000风机在考虑风能资源优势、海岸线合理规划、工程技术优势及经济的合理性等问题后，选址在上海东海大桥东侧。 （有八个支柱的风机底座被戏称为“长腿螃蟹”） 该处恰好在长江口区域，10米水深的海底，沉积着滚滚长江千百年来冲泄而来的淤泥，足有20米厚。因此，国外海上风机常用的单桩基础结构虽然结构简单、施工速度快，但并不适用于SL5000风机。 3、一个风机八条腿 负责设计SL5000风机基础结构的上海勘测设计研究院，借鉴了国内外海上风电、石油平台等工程的设计经验，对基础荷载、整体频率、桩基和承台结构进行了大量计算，最终决定采用原创的高桩承台群桩方案，也就是“长腿螃蟹”方案。 首先，在海底斜着打入8（或10）根80多米长像螃蟹腿一样的钢管，围成一个圈；随后在这些“长腿”上浇筑一个混凝土承台，相当于“蟹壳”。等“长腿螃蟹”站稳，再将风机整体起吊，站上“蟹壳”，完成安装。 此外，考虑到有一条航道穿越东海风电场区域，设计者还为“螃蟹”设计了一套可抗千吨级船舶撞击的防护装置。 第二步：地面组装风机，误差零容忍 国外安装海上风电机大多使用配备液压支腿的移动自升平台，这种设备可以“伸出脚”在海中“站起来”并完成风机的分段式吊装，让风机在海上逐渐“长高”。 但SL5000风机选择了另一种吊装方案，即先在陆地上完成风机的整体组装，使用大型浮吊完成风机的整体吊装，这是为何？ 1、个头太大的“烦恼” SL5000风机庞大的体型并非普通风机设备可比，引进国外合适的移动自升平台合需要高昂的成本。而且东海上风电选址区海底淤泥很深，即使引进相应的施工设备，也可能出现“脚伸进去，但拔不出来”的现象。 因此，先陆上组装，再海上吊装的安装方法，不仅可以避免自升平台使用不便的问题，同时也可以简化海上作业流程，尽可能避免复杂的海上天气状况对安装过程的影响。 （国外风机安装示意图） 2、陆上组装：大块头间的默契配合 在陆地上组装风机的叶轮和叶片时，要吊起SL5000风机的超长叶片绝非易事，需要动用两台大型履带式起重机同时工作。 由于两台起重设备的型号并非完全一致，其工作参数也不尽相同。因此保持两台起重机工作时的同步性是完成叶片安装的关键点，这需要精湛的操作技巧和绝对的默契。 （两台大型起重机默契配合吊起风机叶片） 当三个叶片安装完毕，则需将直径128m的风机叶轮与机舱进行连接，这需要先把平放的叶轮立起来。 同样采用两台起重机配合的方式，其中一台负责吊装两个叶片，另一台负责另外一个。先共同出力将叶轮水平抬起，当抬到一定高度后，一台起重机退出，缓缓放下一个叶片，使叶轮直立，并完成和机舱的连接。 风机庞大的体积给吊装操作带来了极大的挑战，在操作过程中，任何意外碰撞都会对风机内部结构带来肉眼不可见的损伤，这种损伤将成为风机使用过程中致命的潜在威胁。 3、大风随时来捣乱 无论在陆地还是海面，风力发电选址区域的风都会很大。 在海岸上，整机安装相当于在40层楼的高处，风力作用相比地面要高出1-2级，面积巨大的叶轮随时有可能因为风而产生位置的偏移。 叶轮由吊车吊起，处于悬挂状态，摆动难以控制，再加上远距离遥控所产生的吊车操作延迟，对接安装工作的难度可想而知。在这种情况下叶轮也不允许与机舱发生任何形式的碰撞，所有这些挑战都将成为对吊车操作技艺的严峻考验。 第三步：海上吊装，接受大风大浪终极考验 完成了陆地上的安装工作后，进入海上吊装阶段，海风吹，海浪摇的影响不容小觑，海上吊装的难度更大。 1、“风范号”用铁臂抱起风机 海上的操作需要实现风机塔架与海上基座上塔筒的对接，在保证对接准确性的同时，需要极力避免安装过程中的碰撞，防止海上基座的位置发生变动，因为基座微小的偏移都会引起150米高的风机顶端出现巨大的位置偏差。 为保障这个目前世界上最大的海上风电设备的顺利安装，吊装工作中动用了体型巨大的半潜船（负责将风机从海岸搬运到海上吊装工作的指定地点）以及中国最大的海上双臂式起吊船“风范号”。 （“风范号”正在吊装风机） “风范号”是中交第三航务工程局为东海大桥海上风电场的风电设备安装所专门设计的。在2011年SL5000的安装过程中，“风范号”首次使用四钩联动作业方法，以保证安装作业的平稳进行。 2、让风机在海面“软着陆” 即使动用了“风范号”这样的大家伙，SL5000与理想位置之间依然存在较大偏差，那在这种情况下，如何实现塔架和塔筒的准确对接而又不引起碰撞呢？ 为此施工单位的专家们特意设计了一种防碰撞的塔架软着陆辅助装置，这种装置可以在塔架对准过程中，辅助调整上端塔架和下端塔筒之间的相对位置，实现准确对接，并防止意外碰撞的发生。 （灰色部分为风机软着陆辅助装置） 到目前为止，这种防碰撞装置的技术细节仍处于保密状态，无法公开，但其基本原理类似于在上端和下端各放置一块异性相吸的磁铁，在两端靠近的过程中，产生吸力，矫正两端相对位置，以实现准确定位和防止意外碰撞的目的。 结语 风能是取之不尽的清洁能源，对于风能的有效利用是同时解决能源和环境问题的绝佳手段。 自2011年中国自主研发的5兆瓦海上风力发电装置SL5000的成功安装并发电并网以来，SL5000在经受了多次极端台风天气的严酷考验之后，工作性能良好，这标志着中国在风能的利用领域进入了全新的阶段。 |
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