杨泽

中国三峡新能源（集团）股份有限公司江浙公司 江苏 盐城 224000

引言

在我国大力推广新能源的前提之下，海上风电的开发和应用越加广泛，具有良好的市场前景。在我国国家能源局发布的《风电发展“十三五”规划》中明确提出，要支持海上风电项目的发展，争取到2020年将海上风电施工建设规模扩大到1000万千瓦。海上风电单桩基础风机的安装施工是海上风电工程项目的重要组成部分，采用整机安装的方式可以有效缩短安装周期，降低大型工程船舶的使用成本，且受海上环境影响较小，是一种高效率、低成本的安装施工方式。但是由于海上风电单桩基础风机的整机安装在我国尚属起步阶段，施工案例较少，在实际的安装施工中必须要严格管控施工安全，提高安装管理力度，保障安装施工的有序开展。

1 海上风电单桩基础风机整机安装施工的工艺介绍

海上风电单桩基础风机安装属于海上风险工程项目的重要组成部分，以往的单桩基础风机安装施工主要采用分体式的安装方式，但是这种安装方式成本较高，施工的周期较长，需要使用大型工程船舶，且在海上安装施工的部分受海上环境的影响较大。近年来，我国大力推广海上风电项目，使得海上风电单桩基础风机的安装工艺不断发展，整机安装的工艺水平不断提高，在部分项目中得到了应用。海上风电单桩基础风机整机安装施工的安装工艺主要包括了陆地整体预拼装施工、专用运输驳海上整机运输施工、专用风机安装船海上整机吊装施工、FIS体系缓冲着陆定位安装施工这几大组成部分[1]。其中FIS缓冲系统中由包括了平衡梁及索具系统、上部吊架系统、下部就位系统、缓冲系统及中央控制系统等组成部分。海上风电安装基础风机整机安装施工的成功代表了海上风电领域的全新技术成果，也代表了我国在全球海上风电建设事业中的强大实力。

2 海上风电单桩基础风机整机安装施工的安全风险分析

与分体式安装施工相比，海上风电单桩基础风机整机安装施工减少了海上大规模施工的工程量，缩短了施工周期，提高了安装施工的效率。但是海上风电单桩基础风机整机安装施工也同样面临着较大的施工风险，具体表现为以下方面。

第一，一般而言，海上风电单桩基础风机的分体安装需要两次船舶进撤点，而采用整机安装的方式则大约需要船舶进撤点5次；此外，在单桩基础风机整机吊装及整机安装辅助工装拆除的施工环节，还需要对起重船进行多次移位，这也就相应地增加了整机安装施工的安全风险。

第二，由于海上风电单桩基础风机安装的特殊性质，其本身就属于高风险的施工项目；并且采用整机安装施工在辅助工装的上部吊架系统和下部就位系统的设计制造上不可避免地存在着一些缺陷，这就使得整机安装中的辅助工装平衡梁施工、下部就位系统拆除施工以及上部套笼安装施工等施工工序都属于高危施工作业，其本身就存在着较大的安全风险。

第三，如果在海上风电安装基础风机安装施工中采用分体式安装方式，主要的高风险施工项目就是风机各部件的分体吊装施工，但是采用整机吊装的方式进行安装施工，其高风险的施工项目则至少包括了风机分体组装、风机整体海上运输、风机整体吊装等八个存在高风险的施工工序，这必然会增加整机安装施工项目的安全风险。

第四，在海上风电单桩基础风机安装施工当中，如果采用分体式安装方式，在整体套笼结构的设计中为施工人员预留了施工站位的平台，而整机安装当中上下套笼和辅助工装的施工当中由于设计形式存在着一定缺陷，且施工工序更为复杂，因此对于施工人员而言整体的施工安全风险也相对更大。

3 海上风电单桩基础风机整机安装施工安全管理措施

3.1 整机运输环节的安全管理

3.1.1 整机运输施工前的安全准备。

第一，在开展整机运输施工前，需要首先由船舶设计院对船舶运输的数据进行测算，既要保障整机运输的稳定性，还需要保证压载水的裕度和空船重量的裕度可以满足实际的整机运输要求。

第二，提前制定好整机运输的路线，制定完整清晰的航行计划方案，提前与海事局等有关部门进行沟通报批，以便于整机运输可以按照既定路线顺利完成运输。

第三，在开展整机运输前还需要制作拖航前的检查清单，在按照清单内容逐一完成检查并无缺漏后才可以开始整机运输。

第四，对运输驳进行加固处理，确保整个运输过程的安全牢固。

第五，按照整机运输日期提前办理拖航保险，在保险生效后再进行拖航运输。

3.1.2 整机运输过程的安全管理。

第一，在整机运输前的安全准备工作完毕后才可以进入正式的整机运输环节，在运输前需要密切的关注海上天气的变化情况，检查海上通讯的质量，确保各方通讯畅通，与气象部门取得联系，在确保天气预报连续三天以上风力不足6级，波高不足1m的良好海况下才可以进行整机运输。

第二，在拖航环节需要将平衡梁电源线与风机运输驳的电箱进行连接，保持持续性的供电，并由专人负责看守，以免发生连接松动、断电的问题。

第三，由于在整机运输中叶片的设计要超出运输驳船左右舷的位置，因此需要对这个部位做好安全警示工作，尤其是在光线较弱的夜间，需要对来往的船只进行照明警示，还需要在运输驳的左右舷两侧设置拖轮和锚艇进行安全防护的工作。

第四，在整机运输过程中需要加强安全防守，严格遵循整机运输的线路及操作要求，规避渔船、浅滩等，提高安全意识，规避安全风险。

3.2 整机安装施工的安全管理

3.2.1 船舶锚位固定的要求。

第一，船舶锚位固定需要考虑整机安装施工位置的潮水涨落及水流方向，减少潮水涨落及横流对船舶造成的不利影响。

第二，船舶锚位固定需要考虑到整机安装施工中船舶的固定和位移的要求，对固锚方式、锚缆的长度、锚位的数量和位置等进行提前的测量和设计。

第三，根据整体安装施工的具体要求确定起重船、运输船、机位之间的相对位置和距离，最大限度地为整机安装施工提供便利。

第四，在锚位固定示意图中明确的标注好各个固定锚位的坐标。

3.2.2 整机安装施工的安全管理。

第一，按照锚位固定示意图的位置进行锚位固定，在各个锚位布置点设置明显的警戒标识，并由专门的安全警戒船负责现场巡逻。

第二，在高空作业中严格检查施工人员的相关证件，按照要求佩戴高空作业的安全防护措施。

第三，在整机吊起前需要对整机吊装系统进行全面的检查，及时清除杂物，确保固定牢靠，现场无关人员撤离到安全位置，在开启起重船前需要进行统一的指挥，在排除安全风险下达明确指令后才可以启动起重船。

第四，当起重船将风机吊装至要求高度时由指挥人员统一下达位移命令，才可以进行整机的移动。

第五，在整机就位施工环节需要撤离下部就位系统上层的全部施工人员，仅留下指定机位上的观测人员进行位移观测，并且要按照站位要求做好配合。

第六，为了减少潮流潮落和流速对整机作业施工造成的影响，应当做好监测，在潮水落潮的时间开展吊装作业[2]。

第七，在起重船、运输驳、机位的位置上安排交通船，选择操作技术过硬的人员进行交通船的操控，以尽量减少安全风险。

3.3 整机安装辅助工装施工的安全管理

3.3.1 整机安装辅助工装拆除施工的安全管理。

第一，在进行辅助工程的拆除施工前，需要将叶轮盘车调整至Y字形，在叶轮盘车周围放置辅助全回转起重船和自航运输驳，按照由上到下的顺序进行拆除。

第二，在钢丝绳的拆除环节需要先拆除平衡梁与上部吊架系统相连接的钢丝绳，在拆除前固定卸扣与钢丝绳的位置，以免拆除过程中由于钢丝绳固定不牢造成弹动，对现场施工人员造成伤害。

第三，在平衡梁的拆除环节先挂扣后加固，确保平衡梁与上部就位系统紧密焊接，先拆除平衡梁法兰面的螺栓，螺栓拆除后需要撤出现场施工人员，再将起重船提升进行第二段平衡梁的拆除。

第四，在上部就位系统的拆除中需要先挂扣再拆除。

第五，在下部就位系统的拆除中需要首先固定临时挂板，先拆除下部就位系统的螺栓，再进行下部就位系统的拆除。

3.3.2 整机安装辅助工装施工的安全建议。

第一，将套笼与下部就位系统采用一体化的设计方式，可以减少下部就位系统在吊装、拆除和套笼安装这三个工序当中的安全风险；将结构优化后可以将整机吊装施工的高危施工工序由原本的八个减少到风机分体安装、风机整体运输、风机整体吊装三个环节，将船舶进撤点减少2次。

第二，在海上风电单桩基础风机整机安装的上部就位系统当中一般包括了两片对称、四个吊耳，这个设计是为了便于整机安装，但是在拆除环节会由于每片上部的两个吊耳产生平衡方面的问题，并且在施工人员的站台位置、安全通道的设置和安全带挂设方面存在一些设计缺陷，增加了拆除环节的安全风险。为了解决这一问题，可以在上部就位系统的每片结构上设置三个吊耳，利用挂耳位置的钢丝绳设置站台和安全通道，最大限度的保障拆除环节的施工安全[3]。

第三，海上风电单桩基础风机的整体安装中包含了上部就位系统和下不就位系统两大结构，其中又分为了八个区域，在设计上由于采用悬空挂设的设计方案，没有为施工人员设置安全通道，因此在施工中存在着一定的高空坠落风险。可以通过优化上部就位系统和下部就位系统的设计改善这一问题。具体而言，可以在上部就位系统的油缸系统位置进行优化设计，设置一条贯穿式的安全通道，并利用安全护栏实现上下攀爬；此外，由于在现有设计中只有上层结构的法兰盘下留有一个站位平台，在安全带的挂设上存在较大的问题，可以在上部就位系统的上层增加法兰盘，便于施工人员站位，提高拆除环节的安全性。

第四，现有的下部就位系统设计中没有充分考虑上部就位系统拆除的安全风险，容易在拆除环节造成上下部就位系统卡死，因此存在较大的安全隐患。可以在下部就位系统中采油油缸控制的活动式结构设计，便于上部就位系统的拆除。

4 结束语

海上风电单桩基础风机整机安装施工代表了我国海上风电事业的重大突破，在全球的海上风电领域都具有十分重要的地位。为了尽可能减少海上风电单桩基础风机整机安装施工的安全风险，需要在施工前做好充分的准备工作，制定完善的施工流程和规划，加强对整个安装施工过程的安全监督与控制，加强安全巡查力度，从而有效减少整个安装施工中的安全风险。