海上風電施工簡介課件11海上風電場主要單項工程施工方案1.1風機基礎施工方案 1.2風機安裝施工方案 1.3海底電纜施工方案1.4

海上升壓站施工方案

1海上風電場主要單項工程施工方案21.1風機基礎施工方案國外海上風電起步較早，上世紀九十年代起就開始研究和建設海上試驗風電場，2000年以后，隨著風力發電機組技術的發展，單機容量逐步加大，機組可靠性進一步提高，大型海上風電場開始逐步出現。國外海上風機基礎一般有單樁、重力式、導管架、吸力式、漂浮式等基礎型式，其中單樁、重力式和導管架基礎這三種基礎型式已經有了較成熟的應用經驗，而吸力式和漂浮式基礎尚處于試驗階段。舟山風電發展迅速。1.1風機基礎施工方案3海上風電施工簡介課件4海上風電施工簡介課件5海上風電施工簡介課件6海上風電施工簡介課件7目前國內海上風機基礎尚處于探索階段，已建成的四個海上風電項目，除渤海綏中一臺機利用了原石油平臺外，上海東海大橋海上風電場和響水近海試驗風電場均采用混凝土高樁承臺基礎，江蘇如東潮間帶風電場則采用了混凝土低樁承臺、導管架及單樁三種基礎型式。目前國內海上風機基礎尚處于探索階段，已建成的四個海上風電項目8基于國內外海上、灘涂區域風電場的建設經驗，結合海上風電場工程的特點及國內海洋工程、港口工程施工設備、施工能力，可研階段重點考察樁式基礎，并針對5.0MW風電機組擬定五樁導管架基礎、高樁混凝土承臺基礎和四樁桁架式導管架基礎作為代表方案進行設計、分析比較。基于國內外海上、灘涂區域風電場的建設經驗，結合海上風電場工程9海上風電施工簡介課件10海上風電施工簡介課件11海上風電施工簡介課件12（1）導管架制作導管架主要由大直徑鋼管樁構成，應采用適應其特性的適當的加工設備和程序制作。制作時，需選擇合適的制作程序，特別是對節點處的處理尤應注意，制作過程中應盡可能避免高空作業，確保安全和質量。套管制作程序一般應遵循如下程序進行：①分段部件制作②平面組裝③立體組裝此外，套管結構的制作，應編制制作要領文件，原則上記載以下關鍵項目：①材料和部件（鋼材、焊接材料、涂料）②制作工序（大樣圖、部件加工、組裝、焊接、出廠）（1）導管架制作13海上風電施工簡介課件14（2）鋼管樁的制作鋼管樁制造的主要工藝流程如下圖所示：鋼管樁一般采用非等厚度（為節省鋼材用量，上下兩部分厚度一般不同）的鋼板螺旋法卷制，自動埋弧焊焊接而成。鋼管樁卷制完成后，對于焊縫應進行100％超聲波探傷，對超聲波檢測發現有缺陷的焊縫應進行X射線檢測或用碳弧氣刨刨開焊縫觀察檢查。鋼管樁制作完成后的儲存、轉運過程中，應注意對其表面防腐涂層的保護，一般不允許直接接觸硬質索具，存放過程中底層地墊物應盡量采用柔性地墊物，防止因硬質墊層導致涂層受損。（2）鋼管樁的制作15海上風電施工簡介課件16(3)鋼管樁沉樁方式針對整根管樁沉樁施工，國內常用的沉樁方式有兩種，一種是采用帶樁架的專業打樁船沉樁，另一種為起重船吊打沉樁。(3)鋼管樁沉樁方式17海上風電施工簡介課件18海上風電施工簡介課件19國內現有專業打樁船的樁架最大吊重為200t（雙鉤聯吊），吊鉤能力為主勾吊重120t，副勾80t，樁架總高95m，植樁能力81m+水深。針對海上風電場工程基礎設計作為比選方案的五樁導管架基礎，樁徑2.6m，樁長超出90m，且樁重達到225t，已經遠遠超出專業打樁船的植樁能力，所以可采用起重船吊打的方式進行沉樁施工。四樁桁架式導管架基礎方案鋼管樁樁徑2.5m，樁長約132m。目前國內打樁船施工有一定難度，該方案設置了導管架平臺，施工可考慮在導管架平臺上進行水上接樁。同時，需對打樁船的樁架及吊樁系統等進行整體改造。國內現有專業打樁船的樁架最大吊重為200t（雙鉤聯吊），吊鉤20(4)鋼管樁沉樁樁錘選型目前大型的海上錘擊沉樁機械主要有筒式柴油打樁錘、液壓打樁錘、液壓振動錘三種型式，其中以柴油打樁錘應用最為廣泛，經過對工程管樁沉樁施工要求的分析，選擇S500型液壓打樁錘作為首選錘型，D250型柴油打樁錘作為備選。(4)鋼管樁沉樁樁錘選型21海上風電施工簡介課件22(5)導管架沉放根據海上風電場工程基礎設計的導管架吊重、吊裝尺寸的要求，可選擇1000t級起吊能力的浮吊進行安裝工作。(5)導管架沉放23海上風電施工簡介課件24海上風電施工簡介課件25(4)調平與灌漿鋼管樁與導管架結構安裝完成后，進行導管架結構的細致調平工作和灌漿連接工作。導管架結構體的細致調平工作通過調節螺栓系統進行。鋼管樁與導管架樁套筒之間的環形空間內通過高強灌漿材料連接。灌漿施工由駁船上所載的灌漿泵高壓泵送灌注專用的灌漿材料。(4)調平與灌漿26海上風電施工簡介課件27海上風電施工簡介課件28海上風電施工簡介課件29(1)沉樁方式以海上風電場工程推薦的高樁混凝土承臺基礎型式為例，采用8根直徑為2.3m的鋼管樁作為基樁，平均樁長90.0m，樁重達到183t。經初步調查，國內現有專業打樁船無法滿足本工程樁基施工要求，但承臺基礎的鋼管樁為5:1的斜鋼管樁，在海上進行吊打施工的難度很大，須采用帶樁架的專業打樁船進行施工，以保證施工精度要求。因此需要考慮對現有打樁船進行整體改造。(1)沉樁方式30(2)樁錘選擇經過對海上風電場工程管樁沉樁施工要求的初步分析，根據本工程管樁各項參數及可選樁錘各項指標，控制打樁能量達到70%~90%，最終貫入度為5mm左右時，選用S500型液壓打樁錘，D250型柴油打樁錘作為備選。(2)樁錘選擇31(3)混凝土承臺施工鋼套箱事先在陸上整體拼裝完畢，由2000t駁船運輸到位，起重設備整體吊裝鋼套箱，并在鋼套箱與鋼管樁之間加固固定，對樁孔周邊拼接封閉；鋼套樁安裝后，先澆筑封底混凝土，待底層混凝土達到設計規定強度后，清理工作面，抽去套箱內積水。承臺混凝土采用分層澆筑，且連續進行。(3)混凝土承臺施工32海上風電施工簡介課件33海上風電施工簡介課件34海上風電施工簡介課件35海上風電施工簡介課件36海上風電施工簡介課件371.2風機安裝施工方案風機設備海上安裝是風機安裝工作中最為重要的內容，經過對國內外風電場建設的調查了解，根據風機零散設備的預拼裝程度與起吊模式，可將風機吊裝方案分為整體組裝與吊裝模式、分體組裝與吊裝模式。1.2風機安裝施工方案381.2.1分體吊裝方案歐洲已建海上風電場中絕大部分采用分體吊裝方式，為縮短海上作業時間，分體安裝一般也預先組裝不同的組合體，通過對歐洲大部分風電場的統計分析，分體吊裝主要有兩種方式：1、下部塔筒、上部塔筒、風機機艙+輪轂+2個葉片（“兔耳式”）、第3個葉片；2、下部塔筒、上部塔筒、風機機艙、葉輪；1.2.1分體吊裝方案39分體吊裝兩種方式中上部塔筒、下部塔筒也是根據實際長度將1~4節塔筒預先組裝，且采用前者的分體吊裝方案占大多數，而近年瑞典的Utgrunden、YttreStengrund、丹麥的Nysted風電場則采用第2種分體吊裝方案，具體安裝情況視船體的吊裝控制能力的不同而有所差異。分體吊裝兩種方式中上部塔筒、下部塔筒也是根據實際長度將1~440海上風電施工簡介課件41海上風電施工簡介課件42(2)Nysted風電場Nysted風電場共安裝72臺2.3MW的Bonus82.4型風力發電機，裝機總容量165.6MW。該風電場距海岸9km，位于波羅的海南部，水深6～9.5m，風機安裝采用分吊裝第二種方式進行。(2)Nysted風電場43海上風電施工簡介課件441.2.2整體吊裝方案整體吊裝方式即為風機設備在陸上或近岸平臺完成塔筒、機艙、輪轂、葉片的組裝，整體運輸到風電場場址后，通過大型的起重設備吊裝到風機基礎平臺上方式。風電機組整體運輸、吊裝因質量大，重心高，且葉片、機艙等受風面積大的構件主要位于機組上部，整體運輸、吊裝過程中的穩定性、安全性控制要求很高。海上風機整體吊裝在英國的Beatrice風電場、國內的綏中36-1風電站、東海大橋示范風電場采用過，在陸上將基礎以上的塔筒、機艙、輪轂、葉片等各部件組裝成一個大型吊裝體，運輸至現場后一次性吊裝完成。1.2.2整體吊裝方案45海上風電施工簡介課件46海上風電施工簡介課件47海上風電施工簡介課件48海上風電施工簡介課件491.3海底電纜施工方案主海纜敷設工藝流程：裝纜運輸→施工準備（牽引鋼纜布放、掃海等）→始端登陸施工→海中段電纜敷埋施工→終端登升壓平臺施工→海纜沖埋、固定→終端電氣安裝→測試驗收。1.3海底電纜施工方案50(1)裝纜裝纜地點為海纜生產廠家碼頭。裝纜時，施工船靠泊固定，可以采用電纜棧橋輸送電纜至施工船，并盤放在纜艙內。如海纜選用進口產品，則考慮海纜直接在海上過駁。電纜為托盤或線軸裝盤的，采用吊機直接吊放電纜盤至施工船甲板。(1)裝纜51(2)近海區域海底電纜敷埋對于水深較大的海域，海底電纜的埋設由水力機械海纜埋設機進行。能鋪埋直徑在Φ300mm以內的海底光電纜，埋設深度可在1.5m～6.0m之間調節，最大能達到6.0m。鋪纜船鋪纜時，高壓水沖擊聯合作用形成初步斷面，在淤泥坍塌前及時鋪纜，一邊開溝一邊鋪纜，開溝與鋪纜同時進行，電纜敷設時采用GPS定位系統進行定位，牽引鋼纜的敷設精度控制在擬定路由±5m范圍內。(2)近海區域海底電纜敷埋52海上風電施工簡介課件53海上風電施工簡介課件54(3)海纜登陸根據海上風電場工程220KV海底電纜路由勘查情況，登陸岸段地形平坦，水深約5m左右，可根據水深情況，海纜敷設船盡可能靠近岸邊，起拋錨艇拋錨定位。用登陸點絞車回卷鋼纜，牽引海底電纜至登陸點設定位置。(3)海纜登陸55海上風電施工簡介課件56海上風電施工簡介課件571.4.1國內建造安裝海上升壓站的施工流程為：鋼結構加工與制作→電氣設備安裝→導管架沉放→鋼管樁沉樁→灌漿施工→上部平臺整體安裝。（1）基礎施工海上升壓站工程的基礎沉樁施工可采用風機基礎沉樁施工類似，導管架沉放工藝可以參照四樁桁架式導管架的沉放工藝。具體施工作業流程可參見下圖。

1.4.1國內建造安裝58海上風電施工簡介課件59（2）升壓站上部組塊制作施工升壓站工程的施工重點和難點在于上部組塊的建造與安裝，其上部組塊結構類同于海上石油類鉆井平臺上部組塊結構，因此，可參考成熟的鉆井平臺上部組塊結構的施工方案進行考慮。根據類似工程實際的操作模式，為盡量減小現場的安裝次數、避免現場焊接所可能造成的質量缺陷，同時減少海上設備安裝調試時間，海上升壓站上部平臺宜采用陸上總裝的方式，將各層結構分層預制拼裝，在相應安裝層完成后進行其層面上電氣設備的安裝工作，最終形成可整體出運的上部組塊（包括電氣設備）組合體。（2）升壓站上部組塊制作施工60海上風電施工簡介課件61施工程序簡述如下：1)平臺碼頭前沿組裝上部平臺采用分片預制，整體組對。第一步：水平片車間分片預制在焊接加工之前鋼結構加工單位應編寫詳細的焊接工藝程序，焊接工藝評定中必須給出詳細的焊接信息、焊接要求、焊接程序鑒定報告及其他所有相關信息。焊接程序鑒定報告應包括（但不限于）：焊接工藝、焊接方法、焊接位置、槽口幾何形狀和詳細信息、電特性、原材料、焊接材料、采用的相關規范與技術要求等。焊接環境要求：應在室內進行，且焊接環境溫度應大于0℃（低于0℃時，應在施焊處兩側200mm范圍內加熱到15℃以上或再進行焊接施工），相對濕度<90%，且焊接工作區必須采取適當的措施防風雨。施工程序簡述如下：62如在室外作業，出現下列情況其中之一不得進行，否則應采取相應措施。風速超過規定；雨雪天氣；溫度小于零度；相對濕度＞90%。若鋼板由于運輸、存儲及軋制、冷卻等環節而發生波浪、整體彎曲、局部凸起、邊緣折彎等變形，影響切割、卷筒質量時，在切割前必須進行矯正。對所有焊縫均應進行外觀檢查。焊縫金屬應緊密，焊道應均勻，焊縫余高小于3mm，焊縫金屬與母材的過度應平順，不得有裂紋、夾渣、氣孔、未融合、未焊透、焊瘤、弧坑、根部收縮、和燒穿等缺陷。如在室外作業，出現下列情況其中之一不得進行，否則應采取相應措63每個施工工序都應進行嚴格質量檢查，并對鋼管樁焊縫100%進行超聲波探傷（UT）檢測。在超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，必須采用X射線探傷（RT），所有焊縫的T型接頭應進行RT探傷。經UT或RT檢測的焊接接頭，如有不允許的缺陷，應在缺陷清除后進行補焊，并對該部分采用原檢測方法重新檢查直至合格。探傷工作應在焊后48小時后進行。同一部位返修不得超過兩次。焊縫強度不低于母材強度，同時為了滿足低溫環境的需要，焊縫和熱影響區0℃夏比V型缺口沖擊功滿足《低合金高強度結構鋼》（GB1591-2008）的要求，不低于34J。每個施工工序都應進行嚴格質量檢查，并對鋼管樁焊縫100%進行64第二步：底層4根立柱就位底層四根立柱為整體鋼結構構件的支撐性主體，需要采取專用措施進行固定與定位，參照同類型大型鋼結構件在支撐性主立柱結構的方式，可采取設置底部定位工藝導向桁架的輔助措施以準確定位和固定主立柱結構。工藝導向桁架將承擔立柱臨時固定、精確定位和垂直度調整的措施。第二步：底層4根立柱就位65第三步：底層水平片安裝就位底層水平片可根據不同分層上立柱的布置情況，分部位進行預制，以與主立柱接觸的分片體為主要控制性部位，先期制作、先期安裝，以形成底層骨架結構，然后可進行底層內主要上立柱的安裝、焊接工作，在主要網架節點完成后，應根據底層各設備布置的要求，分批、分部分進行不同種類設備的安裝工作，對于需要前期調試的特殊設備，應先期完成調整工作。在主要大型設備完成安裝后，進行斜撐、管路與附屬設施的布置安裝工作。第三步：底層水平片安裝就位66第四步：二層水平片安裝就位二層水平片內各分片結構的預制與焊接組合順序可參照底層水平層的順序施工。因主變設備放置在本層內，因此各分片結構的安裝與焊接工序還要滿足主變設備先期放置調整的時間先后需求，本層為整個上部組塊結構的重點內容，需要根據各重要設備的安裝調試需求合理規劃各分片、立柱等結構的施工工序。第四步：二層水平片安裝就位67海上風電施工簡介課件68海上風電施工簡介課件69第六步：四層水平片安裝就位。四層屬于升壓站上部整體組塊中最頂部的結構封閉層，沒有立柱等層間結構，因此組合與焊接的難度較低，各分水平片結構以下一層主柱/分立柱為主要控制性部分分別組裝焊制形成整體網架結構后，再進行小片部位的拼裝整合工作，最后進行附屬構件、管路等設施的施工。第六步：四層水平片安裝就位。70第七步：零星附屬結構安裝第八步：附屬設備與儀表的安裝施工、調試第九步：單機調試、聯合調試第十步：舾裝、涂裝施工對于海上風電場工程，海上升壓站上部平臺包括鋼結構體與內置的電氣設備組塊。其中，電氣設備應采用可靠性高、體積小的成套電氣設備，包括主變、GIS、開關柜、接地變電阻柜、柴油機、低壓柜、二次柜、蓄電池、動補、暖通、給排水等設備。整體運輸與安裝尺寸約為35m×32m×17.5m，整體重量約2000t。第七步：零星附屬結構安裝71（3）升壓站上部組塊海上運輸與安裝1）升壓站上部組塊裝船目前大尺寸、超重量的海洋工程結構組塊大部分屬于海洋石油類設施，此種設施體形龐大，重量多超過5000t級，采用滑道滑移裝船的方式，滑移裝船過程中，需要不斷對駁船進行調載，使駁船頂面與滑道處于同一高度上。此種裝船運輸方式多與結構組裝調試方案所選用的場地設施能力、組塊預估生產周期、施工能力等條件相關聯，根據對國內主要海工結構大件物資的調研分析，對于海上升壓站上部組塊這樣的3000t級以下組塊結構，因其重量相對較輕，尺寸面積相對有限，可采用大型的起重類船只進行陸－水浮式起重吊裝的模式，不僅施工費用相對較低，同時對安裝調試所配套的場地設施資源要求較低，使用時間短，因此，可采取起重船陸－水浮式起重吊裝的模式進行升壓站上部組塊的裝船工序。（3）升壓站上部組塊海上運輸與安裝722)運輸船只規模選擇運輸用船舶應盡量保證升壓站上部組塊的整體邊界在船舶型寬范圍內，尤其應保證底部四根主柱位置在船舶型寬有效范圍內。同時，為保證船舶運輸過程中橫縱傾角盡量降低，船舶長度宜不小于100m，綜合對運輸船舶尺寸數據的要求并參考同類海工結構組塊實際選用運輸船舶的情況，可考慮選用5000t級甲板運輸駁船進行運輸。海上運輸條件復雜，升壓站組塊為大尺寸、超重量的構件，運輸過程中受天氣、海況等影響較大，船身可能出現橫傾晃動的危險，因此需要根據升壓站尺寸與重量等條件，統籌規劃生產基地，選擇有利的天氣時機，并對運輸船舶增加臨時輔助固定裝置，降低運輸過程中的風險，增加運輸過程中的可靠性。2)運輸船只規模選擇733)起重船只規模選擇與起吊方案規劃升壓站上部組塊的起吊方案是整個升壓站施工的重點，因上部組塊各層中布置的設備重量與位置不一致，使各層塊重心與形心的位置無法統一，最終導致整個上部組塊的整體重心與形心無法統一，單純采用單點起重的起吊方案將無法實現不等重心形心結構的安全起吊，結合類似海工組塊的起吊方案設計，并根據升壓站上部組塊的特點，起重吊裝方案可考慮如下：3)起重船只規模選擇與起吊方案規劃74①

分層設置吊點針對每層結構構件和布置設備的情況，分別計算不同結構分層的形心和重點位置，并根據相應數據設置起吊吊點和鋼絲繩參數等內容。②

單層至整體組合計算在完成各單層起吊方案的規劃設計后，應結合各單獨層的起重需求并考慮主變設備布置在組塊中上部的特點，合理考慮整體部件起吊點的布置原則，通過調整鋼絲繩長度、變更起吊點位置以調整吊距等措施，將整體組塊的起吊中心和重點盡量保持在組塊中部偏下的位置，降低吊裝過程中受外力影響所出現的傾覆力矩。③

設置上部吊架上部吊架的設置將可合理調整各層重心和形心不重合的問題，因此將所出現的不平衡力矩問題轉移至吊架上進行調整，此為重大件物資中常用的起吊輔助裝置，根據此類臨時裝備的調研，其重量多在100～150t左右，尺寸可根據起吊物件的特征和需要調整力矩需求進行調整。①分層設置吊點75起重方案的規劃設計是整個升壓站工程施工的重點和難點問題，受限于海上風電場工程主要設備等參數尚未確定，關于起重方案的設計目前還限于方案規劃階段，應在設備招標確定后，根據具體參數及施工單位起重設備情況進行起重方案的具體設計工作。起重船規模的選擇主要受上部組塊起吊重心位置、起重機吊幅條件、起重重量等參數控制，國內目前的“風范”號（2400t級），“奮進”號（2600t），“大力”號（3000t級）等起重船均可滿足海上升壓站上部組塊的起吊工作，船機設備可選余地較大。起重方案的規劃設計是整個升壓站工程施工的重點和難點問題，受限764）升壓站上部組塊海上安裝經過對國內外海上大型平臺安裝方法的調研，主要安裝方式有以下兩種：①

浮托法

浮托法是海洋石油工業上針對大型組塊海上運輸和安裝的一種方法。即大型整體組塊在陸上大型鋼結構生產基地臨港滑道上建設完成，通過可調載的大型駁船，駁船甲板上放有與陸地滑道相對立的滑道，用絞車將組塊拖拉到駁船上設計的定點位置，然后運輸至安裝位置，通過運輸船只調節壓載水艙的水量和潮位變化條件，使船只穩步下沉將上部整體組塊安裝進基礎連接套管內，完成上部組塊的整體安裝工作。4）升壓站上部組塊海上安裝77海上風電施工簡介課件78海上風電施工簡介課件79浮托法對運輸船舶的尺寸和基礎的寬度匹配上限制十分嚴格，運輸船舶既要滿足整體部件的載重要求，又要求能夠順利駛入基礎鋼管樁空隙之間將上部平臺對中安放。所以浮托法的安裝方式直接影響升壓站的基礎型式設計方案。浮托法對運輸船舶的尺寸和基礎的寬度匹配上限制十分嚴格，運輸船80②

起重船吊裝法起重船吊裝法即采用大型起重船從運輸船舶上將鋼結構平臺起吊，安裝到基地結構上。此種安裝方法在海上石油平臺的安裝中廣泛應用。②起重船吊裝法81海上風電施工簡介課件821.4.2國外整體采購目前國內除海上石油平臺外，海上升壓站還沒有先例，從設計到加工制造都處于探索的階段。而國外海上風電場建設已有較大規模，海上升壓站設計、建造的技術相對成熟，所以可以考慮從國外整體采購海上升壓站上部組塊（包括內部電氣設備等），在國外加工制造完成后，直接運輸至現場進行安裝。1.4.2國外整體采購83海上風電施工簡介課件84

海上風電場工程目前已建的海上風電場工程為江蘇如東潮間帶風電場和東海大橋近海風電場，其中東海大橋近海風電場工程基礎結構同樣為推薦的高樁混凝土承臺型式，此種基礎結構因與港口工程與大橋基礎較為類似，因此目前國內的施工單位具備相應的船機設備和施工經驗，施工方案成熟。江蘇如東潮間帶風電工程與東海大橋風電場差異性較大，其采用鋼結構為主的結構結構型式。龍源振華公司通過2011年龍源江蘇如東150MW海上（潮間帶）風電場I期工程的洗禮，已經形成一套海上基礎施工行之有效的施工工藝和沉樁技術，并在原單管樁沉樁技術的基礎上大膽嘗試新工藝，取消過渡樁，實現了一天完成整個單管樁沉樁任務，單管樁垂直度控制在2‰以內，沉樁施工時間從15天縮短到1天，使我國在潮間帶海域發展海上風電規模化施工成為了現實。海上風電場工程85海上風電施工簡介課件86在我國海上風力發電場的建設中，江蘇如東30MW潮間帶試驗風場已于2010年全部并網發電；江蘇響水海上試驗風機項目已于2010年并網發電；江蘇如東150MW海上風電示范工程已于2012年10月全部建設發電；江蘇如東海上風電場增容50MW項目已于2012年底全部建成。作為國內大型海上風電機組試驗平臺—如東試驗風電場擴建項目正在建設，已安裝完成2臺海裝5MW、1臺東汽5MW、1臺遠景能源4