风电塔筒平台及风电塔筒

杨会军

摘要：能源紧缺现今已经成为世界各国面临的共同问题，在这样的背景下，以风能、太阳能、潮汐能为代表的可再生能源逐渐进入到人们的视野中，并在不断的实践探索中获得广泛的应用。风力发电就是风能应用的一个重要领域，据全球风能协会统计，仅欧洲就有超过一亿千瓦的海上发电项目处于规划之中。我国近海区域辽阔，因此对海上风能资源的开发利用也颇受重视。本文将对海上风电塔筒及其平台制作搭建进行探索研究。

关键词：海上风电场；风电塔筒；承载平台

在海上建设风险项目相较于陆上风险具有明显的优势，具体体现在三个方面，其一，平均风速高，对塔筒高度的要求较低。其二，噪声限制小，装机容量大幅度提升。其三，海上风湍流强度小，有利于风电机组的稳定运行。由此可见，海上风电项目将是风险领域未来发展的主要趋势，对其相关内容进行探索研究具有重要意义。

1 海上风电项目塔筒及其承载平台建造的要求

在海上风电项目建设中，当前阶段最常见的基础结构型式为单桩，欧洲近海风电场大部分采用的都是这种型式。而在我国，随着风机单机容量的不断增加，对基础结构的刚度提出了更高的要求，加之海床条件相对较差，单桩型式应用效果正在不断下降。

结合以往工程项目经验来看，我国潮间带最早使用的桩基础型式为混凝土桩，这种桩基础型式在近海区域的应用效果并不理想，因为受海上潮汐的影响十分显著，不仅施工难度显著提高，建造周期也相对较长，需要更多的成本投入。针对此问题，江苏海力风电设备科技有限公司制造了一种海上钢结构多桩导管架风机基础承载平台及塔筒，并在实践应用中获得了良好的效果。

在进行上述海上风机塔筒及其钢结构基础承载平台建造的过程中，首先要对相关材料进行合理的选用。相较于陆上风电场，海上风电场的塔筒及钢结构基础承造平台需要面临更加复杂的受力情况，同时海上风浪也会对其产生侵蚀，因此在设计制造的过程中，必须选择具有较强刚度和抗侵蚀能力的结构和材料。在这一方面，江苏海力风电设备科技有限公司主要采用的是Q345D，导管架主筒体则采用了性能更加优异的材料，如Q345D-Z15等。

2 海上风电塔筒平台及风电塔筒的制作工艺及设备应用

2.1制作工艺及设备选用

首先，选择目前阶段中癌我国处于先进性的四轮液压形式对滚轮架，该机械设备是具备移动微调的功能性，与此同时也是可以进行移动或是调节的行走滚轮组合设备，这样就可以在面前予制的水平和直线变成较高的应用。

其次，在导管架子上进行整体的装配工作，需要严格的按照钢管桩沉桩图进行操作，需要依照科学化的设计能力将多岗位的架子进行调整，在这样的基础之上依次进行焊接，采取激光经纬仪一次性的完成基础平台下的支撑安装工作。最后在此工作基础进行焊接，待焊接部分全部结束后需要对其进行二次的检查，若是发现了一些偏差的情况需要及时的进行补救。

再次，考虑道结构焊接承载平台的连接以及整体的节点较多的情况下，焊接工作强度自身就比较高，再加上参与的压力比较大些，很有可能会出现尺寸不对或是质量等问题。此外，若是采取常规的热处理方式没有办法获得良好的结果后，可以应用替换震动工艺作为辅助处理，采取超声波时效仪以及残余应力测试仪等测试设备对其应力状况进行监测，将焊接作业后的残余应力控制在最小的范围内。

最后，做好关键制作点的控制。海上风电塔筒平台及风电套筒制作的過程中，需要重点关注的关键制作点包括以下四个方面：其一，在风电塔筒每节塔筒和桩基钢管桩进行组对时，最好采用无间隙的组对工艺，使每节塔筒分别进行同一轴线组对，同时使用激光测距仪、激光经纬仪等设备从旁辅助，对塔筒、钢管桩的直线度进行检测控制，保障其各自直线度处于5mm以内，整体直线度处于20mm以内。其二，在进行风电场导管架承载平台焊接作业的过程中，应做好主法兰焊接后的高精度尺寸控制。一般情况下，直径超过5m的焊接后法兰，需要适当的调整装配和焊接的工序，在保证与其组对筒节圆度和平面度的情况下，采用和主法兰无间隙装配技术。在具体焊接操作时，要对法兰平面变形情况进行动态监测，根据监测情况对焊接内外顺序进行适当调整。此外，根据相关规范标准对焊接前后法兰的内倾度、平面度以及椭圆度进行严格的控制。其三，海上风电塔筒和导管架具有重量大、直径达、撑管相贯点多等多项特征，在进行卷制、焊接等操作的过程中会产生残余应力，对此应对焊接坡口和焊接形式进行适当的改进，同时优化焊接工作参数和操作顺序，并采用振动时效、热时效等多种应力方法，最大程度的消除残余应力带来的负面影响，如此才能保障风电塔筒、导管架制造的精确度。其四，在一些具有腐蚀性的环境区域内，如飞溅区、潮差区、全浸区等，应有针对的设计合理的防腐喷涂工艺，采用分段和整体相结合、传统油漆工艺和新型喷锌、涂装防腐工艺相结合的方式，提高海上风电塔筒和承载平台的防腐性能。在选择防腐涂料时应尽可能的挑选比较知名的品牌，避免涂料性能差影响到防腐性能。

2.2需要改进的不足

在海上风电机组塔筒和钢结构基础承载平台建造的过程中，积累了很多实践经验，结合具体建造和使用效果来看，其中仍旧存在一定的不足有待改进，具体体现在三个方面：首先，基础平台法兰和塔筒顶部法兰等的精度依然无法完全达到规定标准的要求，对此，应该积极引入或是探索更加先进有效的控制方法和手段。其次，一些大吨位异型钢结构平台具有更加严格的精度要求，为了更好的控制焊接后的残余应力，还应采用更加先进的检测技术和控制方法，最大程度的减少焊接后应力的产生。最后，在一些腐蚀性较高的区域，如何保障风电塔筒及刚基础承载平台的防腐性能依旧是一个需要深入研究的问题，只有不断采用先进、合理的技术，才能使产品的防腐寿命达到理想状态。

3结语

综上所述，海上风电场项目是风电行业未来发展的主流趋势，现阶段，我国海上风电项目数量呈现出不断增加的趋势，根据我国近海条件，传统的混凝土桩基础已经不再实用，对此，以钢为材质的桩基础型式逐渐受到重视，本文从材料选用、制作工艺、控制要点方面对海上风电塔筒及钢结构基础承载平台的制作进行了探讨，希望能够为类似工程提供参考。

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（作者单位：华电曹妃甸重工装备有限公司）