张文辉
中交一航局第一工程有限公司，天津 300456
摘要：受“碳中和”目标导向，陆上风电、光伏等新能源行业发展提速，并且相继实现平价上网。而海上风电由于装机复杂，成本较高，目前尚未成行。2021年是海上风电并网补贴的最后一年，不少企业赶在今年进行海上风电设备抢装。目前，我国海上风电施工队伍，较为单一，船机设备相对不成熟，可用于海上风电吊装施工和基础的资源严重不足，更加严格考验了船机海上风电施工安全的重要性。
关键词：通航安全；风机安装；海上风电
引言
海上风电正迎来发展上升期。不管是未来我国对海上风电的需求将不断增大，还是开发领域将从近海拓展至深海，都为今后海上风电的发展带来乐观预期。目前，我国海上风电装机的体量仍较小，而近年来，国内各地高度重视海上风电的发展，加上世界海上风电技术日趋成熟，已进入大规模开发阶段，前景十分广阔，其施工质量的好坏不近影响风机最终的使用寿命，还会对整个风场工程及海域环境造成一定程度的影响。因此，海上风电施工的安全防范就显得尤为重要，施工之前我们有必要对风机安装工程的特点进行归纳和认识。
1 通航安全保障实施方案
根据《中华人民共和国水上水下活动通航安全管理规定》和《涉水工程施工通航安全保障方案编制与技术评审管理办法》的相关规定，海上风电项目在施工前必须编制施工通航安全保障方案来确保海上大型船机设备施工安全。
1.1 通航安全保障设施
为了加强对风电水域，风电施工船舶的监控，进一步提高航海保障能力，履行SOLAS国际公约。根据中国海事局的总体规划，海事局已建立长江口水域AIS系统。
另根据风电项目施工港口水域的特点，在成功开发了“E航海”的基础上，在长江口研究和开发E航海的创新试验区。开发港口的信息综合显示平台，涉及到和航行安全相关的信息进行综合共享。基于海上北斗高精确的定位网络，开发应用了船舶智能导航设备，在能见度不良情况下，帮助船舶进出港口和靠离码头。利用固态数字雷达，这种雷达可以对小目标进行跟踪。把没有安装AIS的船舶的实时位置反馈给周边，使附近船舶能够识别。
1.2 通航安全保障措施
（1）根据安全生产法律、法规的规定，施工单位中是施工水域通航安全的责任主体。明确本单位安全责任人，全面负责工程施工期间的安全工作。完善安全生产条件，制定并在作业过程中完善施工通航安全保障方案，保障施工作业及其周边水域交通安全。
（2）接受相关海事管理机构的监管，落实其对本单位就在作业期间加强安全管理和水上交通安全的各项要求。
（3）施工通航安全保障方案应当听取海事管理机构对通航安全保障的意见，并全面落实。
（4）对参与施工作业的船舶，与出租人和供货方明确船舶应具备的安全标准和条件，确保船舶适航、船员适任。落实施工过程中各项安全保障措施，建立并不断完善工程船舶安全管理体系。将施工作业所有船舶纳入船舶安全管理体系，并与其签订安全协议。施工单位有权对所有租赁船舶和运输船舶进行安全检查。明确运输船舶在装载、航行计划、锚泊等为工程服务期间，应接受施工单位的指导。
（5）按照海事管理机构批准的作业内容、核定的水域范围和使用经核准的船舶进行作业，减小对正常通航的影响。
（6）成立专门的负责施工船舶通航安全管理工作的机构，配齐通航安全管理人员。管理人员熟悉工程水域及附近的通航环境，具备一定的航海、管理的资历。并指定负责人负责与海事管理机构保持联系、报告安全情况。
2 风机安装对船机的要求
2.1 船机硬件要求
例如江苏启东风场的风机安装中设计有叶轮式吊装，叶片长度为84米，对船机硬件设施要求较高。
解决措施：
（1）投入平台船等专业施工船舶进行风机安装施工，对船舶进行理论核算，确保船机适用及吊装安全。
（2）设置船机部并配备具有海上丰富施工经验船机副经理，对大型船机统一调配指挥。
（3）设置专职起重指挥对起重吊装作业进行指挥。
风电安装工程施工组织策划要有针对性，根据各个风机厂家和施工船舶的工艺、材料结合现场情况和工期安排进行综合分析，使方案合理、可行，必须通过船机参数进行作业分析。
2.2 单叶片吊装作业
如图1-3所示船机驻位，其履带吊平台与桩基相平，船舷距桩基中心26.6m。
2.2.1 吊重分析
例如船上主吊采用ZC18000超起轻型（主臂120m）履带吊，其最小作业半径16m，取其作业半径34m，吊重为348t。叶片、机舱轮毂复合体、塔筒三者中最重的是机舱轮毂复合体，机舱加轮毂重193t，组合体吊索具重量36t，则吊装机舱组合体所需吊重为（193+36）*1.1=251.9t，通过分析满足风机海上施工吊装要求。
2.2.2 吊高分析
以江苏启东华威项目为例，其作业船舶中一艘最大的型深30m，吊高校核以水深最深处为准，水深18m，加上入泥深度1m，所以此船露出水面高度为30-19=11m。桩基为+13m，所以此时甲板低于桩基2m。作业半径34m时吊高118m。塔筒高度总计85m，机舱高度7.1m，吊具长度按10m考虑，故所需吊高为85+7.1+10=102.1m，此时主吊作业半径为34m，对应吊高118m。甲板低于桩基2m，2+118>85+7.1+10=102.1m，通过分析满足风机吊装海上施工要求。
图1 塔筒吊装
图2 机舱轮毂吊装 图3 单叶片吊装
2.3 叶轮吊装作业
为满足风机吊装工程施工，于各船甲板面上设置两台履带吊。
2.3.1 吊机选择参数
主吊作业半径选择34m，吊臂最大臂长选择120m，对应吊重348t。此时钩头最大吊高为115.08m。超起配重为500t，超起半径为27m。
作业水深皆以本风场最不利泥面高程-16m为基本参照，吊机参数需要求见工艺各步分析。
2.3.2 吊机参数校核
（1）塔筒吊装。塔筒由主吊与辅吊在运输船上进行翻身，翻身后由履带吊吊装至机位，履带吊与塔筒顶法兰连接。
如下图4所示，起吊作业半径取34m，臂长取120m，对应起吊吊重为348t。经校核，江苏启东华威项目承接的最重塔筒段（海装底段塔筒）重174t，满足吊重要求。
此时吊机最大吊高为115.08m，则吊钩至海底距离为115.08+30-1=144.08m，结合各风机厂家塔筒所需最大吊高为95+13+16+11.3=135.3m<144.08m,经校核吊高满足要求。
（2）机舱校核。机舱吊装履带吊配超起配重，取吊臂长120m，作业半径可取34m，对应吊重为348t>330t，满足海装、东方电气和上海电气厂家起吊机舱的吊重要求。
此时履带吊对应吊高为115.08m，吊钩至海底距离为115.08+30-1=144.08m。
吊装作业所需高度为114+13+16=143m<144.08m，满足各风机厂家吊高要求。
图4 吊装作业
（3）风轮甲板组拼。依风机厂家要求，叶轮起吊前须在甲板上进行叶片组拼，则取叶轮位置布置大致如下图5所示：
取吊机作业半径为44m，最大臂长取138m，对应吊高为130.80m，对应吊重为229t，可满足叶轮起吊吊重及甲板翻身需求。
图5 叶轮位置布置
2.4 作业半径分析
通过各个风机型号不同拟定平台船驻位后，甲板与桩基处于同一标高位置，勘测叶轮拼装时吊机所需最大吊装半径是否满足拼装条件，叶片吊装时，根据叶片净空距离及吊装方式计算吊机吊具距离。吊高的核算要经先期模拟实验，如不能满足相应要去，及时对作业船舶进行改造。
3 风机安装对船机人员的要求
（1）组织施工人员学习相关安全技术措施，施工内容，所用规范，熟悉风机安装的工序及技术要求。
（2）合理布置船舶施工现场，包括吊具等设备就位，临时用电接入、安装场地和防护措施等。
（3）全面负责船机施工方案及流程，对施工的安全、质量的过程控制实施监督。严格按照技术标准、操作规程及合同要求进行施工。
（4）协助现场负责人核对设备带电情况是否满足要求，检查仪器、设备量值和运转情况、环境条件是够符合施工条件的要求。
（5）组织安排施工人员开展工作，需保证安排的人员能满足本工作的相关技术水平，对需要进行的工作流程及相关技术措施充分了解。
（6）坚持现场技术指导，解决施工中的技术问题，对风机安装全过程实行全过程控制，按照技术要求，实事求是地填写各项记录。
（7）负责组织人员编写完工报告及相关检测文件资料，建立可追溯清晰的责任反馈体系，保证出具的施工记录、报告的正确性，数据准确、规范。
4 结语
总而言之，对现今我国高速发展的风电市场，以及国家大力扶持所面临的抢工潮，为保证在项目争分夺秒的进度中，施工质量的保证就更加重要，这不仅仅是船机人员的考验同时也是每个风电人的责任。只有前期做好准备，在施工时严把质量关，从而确保能够顺利的进行安装施工，给风机安装整体质量的提高打下良好基础。
参考文献：
[1]宪凯.海上风电项目风险分析研究[J].绿色环保建材,2017(11):213-213.
[2]严辉煌，殷婷婷.海上风电场通航安全措施体系研究[J].中国水运（下半月），2018，18（01）：33-34.