海上风电风机吊装中钻井平台上履带吊的防台措施研究

高亚军 刘强 陈道刚 姜胜 陈德明

摘要：近年来随着陆地风电大规模建设已相对饱和，技术已相对完善，海上风电也逐步发展并迎来了新的抢装潮。由于海洋气候复杂多变，季节性台风频发，对海上施工船舶提出更高的要求。近海区海上风电采用支腿船和浮吊船吊装施工中，多利用船舶自身的动力采用拖航至避风锚地避风等的方式防台，钻井平台上装设履带吊的方式应用于海上风电风机吊装更加适应深水区施工，应对台风的冲击平台可以拖航至锚地，但由于履带吊在平台上相对独立，面对台风的冲击不能与平台共同抗风，针对履带吊在钻井平台上的防台问题，海上风电风机吊装中钻井平台上履带吊的防台措施研究确定履带吊在平台上的放置方式和运行路线区域以及采用趴杆固定的方式增加了履带吊遇台风冲击的稳定性和安全性能，使履带吊对平台的压力更平衡，有效解决了履带吊在平台上的防台问题，提高了施工安全性。

關键词：海上风电、风机吊装、钻井平台、履带吊、防台措施

1研究背景

随着科技水平不断提高，海上风电的迅速发展，施工海域离岸越来越远，水深随之增加，对海上风电风机吊装防台技术提出了更高的要求。目前海上风电风机吊装主要采用传统支腿船和浮吊船施工，传统的支腿船和浮吊船由于船舶自身作业范围限制，施工海域海洋深度对施工安全性影响较大，应对台风的抗风性能不足，对台风引起的巨浪海啸抗力较小，支腿船和浮吊船上吊机受台风冲击的接触面积更大，防台的难度更大。使用钻井平台加装履带吊的风机吊装方式可适应更深海域施工，更高的支腿可以减小复杂海况对施工的影响。

2工程概况

华电阳江青洲三海上风电场项目工程场址位于广东省阳江市阳西县沙扒镇附近海域，在阳江近海深水风电项目规划场址东侧中部区域内，场址涉海面积约81.03 km²，风机外围包络海域面积约73.69km²，水深范围41m～46m，场址离岸最近距离约55km。

工程范围包括：33台风机基础制作施工及相应的8回35kV海缆敷设、32台风机及塔筒附属设备安装、2回220kV海缆敷设。

3研究内容

3.1海上风电风机吊装使用钻井平台加装履带吊的方式施工先进性分析

3.1.1海上风电风机吊装采用支腿船和浮吊船施工性能分析

支腿船和浮吊船由于吃水较浅一般用于近海风电吊装施工，其自航特点在近海风电场施工更加灵活便捷，机位间转场更加迅速。根据风机单机容量不同吊装高度也不同，随着海上风电的兴起，技术不断革新，技术水平不断提高，风机单机容量也逐渐加大，吊装高度逐渐增加，支腿船和浮吊船由于吊臂较短，吊装高度有限，无法满足大容量机组吊装高度要求。

3.1.2海上风电风机吊装采用钻井平台加装履带吊施工性能分析

钻井平台由于支腿更长，更能适应深海区施工作业，其自升式支腿可以将平台抬至海面以上，极大限度的防止了涌浪对施工造成的影响，降低了吊装的安全风险。钻井平台加装履带吊的新型吊装施工方式，既发挥出了钻井平台稳定性强的优势，又发挥出了履带吊灵活性好的特点，这种新型吊装施工性能的先进性使其更加适应和满足深海区风机吊装作业要求。

3.2海上风电风机吊装中钻井平台加装履带吊抗台性能分析

3.2.1工程项目所在还地阳江海域往年海况简析

根据国家海洋环境预报中心数据，1952年至2020年阳江海域登陆台风共计8起，热带风暴共计20起，气旋扰动数起。2107号台风“查帕卡”于2021年7月20日也在阳江登陆，其中心风力达到了13级，这对在阳江海域施工的船舶和平台防台抗台能力又一次提出了挑战。海域内施工船舶大多采用航行至锚地避风，但对于较大型无动力船舶，在台风临近拖航困难，而且危险系数较大，待拖航至附近锚地时，由于船舶较多无处下锚，在涌浪冲击下造成船舶碰撞等安全事故。

3.2.2海上风电风机吊装中钻井平台加装履带吊防台抗台性能分析

根据数据显示，阳江海域台风多发季为6至10月，同时也是海上风电施工高峰期。随着海上风电施工海域逐渐外延，离岸越来越远，拖航至锚地避风到返回施工地点正常施工所需时间也越来越久，这对于越发紧密的工期延误较明显，同时存在诸多不确定性安全风险，因此船舶或平台的抗风性能尤为关键。

本项目施工海域水深为41-46m，水下淤泥层深度为20-25m，平台可利用支腿插拔桩将平台支离水面，削弱涌浪对船体的影响，消除船体晃动对吊装的影响。通过改造，拆除原有钻井包相关配置，采用在甲板装设履带吊的方式增大了平台可吊装范围，使平台更能适应深海域大容量机组吊装。根据平台JU2000E和CJ46性能参数可知，两平台最大抗风力为15级，相较于其他施工船舶，抗风性能更好。针对平台的性能特殊性，且大多数平台无自航能力，因此大多选用拖航至锚地避风或者原地抗台。

（1）拖航至锚地避风

由于平台在插拔桩中需要考虑地质因素，对于平台支腿区域需要进行扫海工作，排除海底不良地质影响。因此，拖航至锚地避风需要提前对锚地的地质进行扫海分析。

（2）原地抗台

平台原地抗台采用插桩抛锚的方式，将平台停泊在远离其他海上设施的位置，通过桩腿将平台支撑离开水面，绑扎固定平台上设备，对船体进行安全检查，保持航海仪器设备处于正常，并关闭水密舱门，撤离平台上人员，按照台风天气的分级响应部署开展防台工作。

在海上平台防台风应急过程中，有时也会因某种意外情况使人员无法全部撤离，或因台风影响不大而特地保留部分或全部作业人员就地抗台风。

3.2.3海上风电风机吊装中钻井平台上履带吊抗台性能

由于海上风电钻井平台上原有吊机额定吊重不满足施工要求，因此在平台上加装ZCC18000型履带吊，并且通过在履带吊行走区域焊接固定路基箱分解履带吊对平台甲板的压力，以保障履带吊施工时安全性，满足施工需要。

对于平台上的履带吊防台，主要采用高强螺栓将履带吊履带固定在底部路基箱上，并且通过制动销固定履带吊旋转法兰，将履带吊大臂趴杆固定在搁置架上，防止履带吊受台风造成旋转和移位了，造成对其他设备的防台干扰，增大履带吊的防台性能。

3.3海上风电风机吊装中钻井平台加装履带吊防台措施

3.3.1应急准备

（1）建立救援队伍、物资及资源等应急资源库，做好启动应急响应的各项准备工作。

（2）台风季节前收集应急锚地情况，组织各船舶船长及相关部门人员实地考察锚地，熟悉航线。

（3）组织各部门检查各平台防台应急处置措施落实情况以及应急抢险物资储备情况，发现问题及时督促或协助整改。

（4）与国家海洋环境预报中心签订气象海洋环境监测协议，提供定期、大型吊装危险作业气象、船舶气象导航、突发气象和土台风预测预警咨询和服务，便于项目直接获取施工海域和运输航线的气象资料。工程管理部每天早上8时发送3天海况预测情况。

（5）加强应急信息收集、传递。

（6）加强台风预报预警信息研究，密切跟踪台风发展趋势，对灾害可能造成的损失进行动态评估，按照各自职责，做好有关应急准备工作。

3.3.2台风分级响应

（1）台风Ⅳ级响应

召开防台工作会议，启动Ⅳ级防台应急响应，实时跟踪、记录、分析热带低压动向，及时将气象信息传达各平台和各施工队伍。将防台准备工作及时向相关单位汇报。抢险救援队伍统计整理最新的平台生产任务、作业人员类型/数量，并及时报上级单位决策。

运输保障队伍根据威胁情况和避风锚地的距离及航行条件、可用拖轮情况/交通船资源以及抢险救援组提供可撤离的人员信息等，制定人员撤离计划，确定撤离时间和顺序，确保施工人员按计划有组织地撤离施工现场，检查应急抢险物资储备情况，发现问题及时督促或协助整改。平台、相关单位检查食品、淡水、药品等各类应急物资储备情况。运输保障队伍收集并联系附近水域可以协调的拖轮等应急资源。现场抢险救援队伍组织平台机械设备、平台钢结构、平台材料等进行加固及拆除工作，加固后用摄像、照片等形式予以记录应急措施（受损后作为保险索赔依据）。

各平台船长应组织对本船进行一次全面的自我检查，检查内容包括：车、舵、锚、缆、各种航海仪器、仪表、所有电器设备及消防救生设备、航行设备、应急设备。对不符合要求的马上整改修复，使其处于适航状态。应按要求备足粮食、生活必需品、淡水和燃料。并清理甲板物品，保持通道和下水道畅通，对甲板上部分物料进行加固绑扎，根据本平台防台的要求进行调整吃水，压载，使船舶处于良好的稳性状态;平台不得拆卸主机、锚机、舵机、锚链等重要机械属具进行修理，已拆卸的应尽快恢复原状，来不及恢复原状的应及时报给相关部门各施工平台负责人立即组织平台大型机械设备、工程结构、平台材料加固及撤离工作，确保平台材料、设备的安全。

（2）台风Ⅲ级应急响应

平台各应急工作队成员准备就绪，贯彻执行应急总指挥指令，组织实施防御或抢险工作。每2小时接收发布气象信息一次。

各运输保障队组织人员撤离计划：各负责人组织人员清理作业工具或物品，并收拾好生活用品、贵重物品等做好撤离准备，非船舶工作人员乘交通船撤离上岸，同时保持和附近水域可以协调的拖轮等应急资源的联系，当应急资源不足时，及时向应急单位或海事部门等外部力量请求援助。平台船员需在相关准备工作完成后撤离平台，若台风强度较低或者有特殊工作任务却需要滞留平台原地抗台时，应保持与岸基人员、海事局、当地救援队伍保持联系，充分准备。

各抢险救援队组织平台机械设备（含履带吊等）、平台钢结构、平台材料加固及拆除工作，用摄像、照片等形式予以记录应急措施（受损后作为保险索赔依据）。综合保障队落实解决海上人员上岸后的生活、住宿问题。

平台值班负责人要密切注意收听天气预报和海事局、发布的通知，记录台风中心位置、移动方向及速度;要安排好24小时防台值班人员，加强与调度、属地海事局、各救助船舶的相互联系和配合，对在防台过程中遇到的各种情况要及时汇报上级单位。

（3）台风Ⅱ级应急响应

原地抗台的平台采取应急处置进行原地抗台，并撤离所有人员，若有值班人员，平台值班负责人每2小时接收发布气象信息一次。每小时当地海事交管部门报告平台防台情况。岸基管理人员24小时轮流值班防台，同时保持与平台、海事局、上级防台工作机构的通信联络。

（4）台风Ⅰ级应急响应

各应急工作队成员进入战斗状态，准备执行上级防台机构指令以及当地海事局的指令，执行抢险救灾任务。将所得到的信息随时向各平台进行通报，平台按原地抗台处置进行抗台，运输保障队继续与业主、海事部门、气象台保持联系，及时获得最新信息和紧急情况时求得帮助。

3.3.3防台应急处置

（1）立即展开应急行动，由上级应急管理机构统一指挥，具体应急事宜由各应急工作队执行。

（2）当紧急情况升级时，上级应急管理机构应决定召集应急处置工作队和其他专业救援小组到位参加应急救援工作。应急领导小组根据相关人员提供的信息和警报，判断受灾情况，处理协调各应急工作队和其他专业小组行动，向上级主管单位和地方政府部门报告受灾情况并请求救援。

（3）防台指挥人员保持与抢险现场负责人的通讯联络，協调抢险救援队伍，对应急计划和启动行动提出建议;协调其他援助人员和设备、设施。协调现场的抢险行动，减缓紧急情况，指挥应急工作队和其他专业应急小组的应急救援，保证与防台应急办公室通讯联络。

（4）提前制定人员疏散、撤离方案，当发生的突发事件有可能影响到员工安全时，及时报告上级应急管理机构或者现场应急指挥人员，通知相关人员撤离或疏散，至紧急集合点或施工区中的安全区域后及时对人员进行清点。

（5）发现有人失踪时，应立即展开搜救，搜救人员、现场指挥和上级应急管理机构之间应保持通讯联络。

（7）发现有人受伤时，应立即根据有关规定进行现场救护和报警，针对具体伤情，采取对应的紧急救护措施，并汇报上级应急管理机构。

4结语

通过对海上风电风机吊装采用钻井平台加装履带吊防台措施研究，为海上平台进行风机吊装施工安全提供了有效保障，对履带吊在平台上的安全性能做了全面分析，减少了人员伤亡事故发生，增加了平台防台工作安全性，为平台防台提供了可靠支撑依据。

参考文献

[1]李阳.深水半潜式钻井平台防台措施探讨〔J〕.海洋工程装备与技术2015（000）006

[2]连重绪.船舶防台避台部署与措施研究〔J〕.中国航海学会海洋船舶防台学术会议论文集2002-08-01.116-117

[3]邓显福.如何做好船舶防台避台工作[J].天津航海，2014，（1）.7-8