起重船浮態(tài)工況分體安裝海上風(fēng)力發(fā)電機組專項施工的探究
——以福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目為例

徐家琦 盧炤宇

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

一、工程概況

福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目位于福清興化灣內(nèi)，鄰近福清核電廠址，總面積約48.6k m2，理論水深0-15m。本項目總裝機容量280MW，風(fēng)機類型共有5MW、6.375MW、8MW、10MW四種，共45臺，其中包含10臺5MW、32臺6.375MW、2臺8MW、1臺10MW。

二、浮態(tài)分析

通常情況下，大型吊重實驗最初的穩(wěn)定性較低，一些極端的工況甚至可能出現(xiàn)小于1m的情況。假定水量不發(fā)生任何的變化，附加橫傾力矩很可能引起較大的橫傾。列舉一下幾種實用性較強的公式，利于及時對環(huán)境情況進行全面的分析，并深入判斷起重機操作對船舶浮態(tài)所產(chǎn)生的相關(guān)性影響。

（一）環(huán)境風(fēng)速。通常情況下，大型吊重試驗的開展都是安排在良好的天氣下進行，并且地點選擇在具有遮蔽性的碼頭，據(jù)數(shù)據(jù)分析，對船舶浮態(tài)造成明顯性影響的主要就是環(huán)境因素，即陣風(fēng)，其波浪和流水可以不設(shè)入到考慮范圍之內(nèi)。假設(shè)環(huán)境風(fēng)速造成船舶1°初始橫傾，對于所有的工程概況都可以采用公式（1）對風(fēng)速大小進行計算。

公式中VW表示為風(fēng)速，單位為m/s；GM表示為初穩(wěn)性高，單位為m；Δ 表示為船舶的排水量，單位為t；p表示為空氣密度，單位為0.125·10-3 t/m3；CD屬于風(fēng)壓系數(shù)，通常情況下都取平均值為1.25；lw屬于風(fēng)壓力臂，單位為m。

由公式（1）可以直接將計算出的風(fēng)速作為實驗允許風(fēng)速的重要的參考數(shù)值。

（二）起吊加載。當(dāng)主鉤開始進行加載的過程中，如果這個時候船舶最開始的橫傾為，在大型吊重起吊之后，船舶整體的橫傾角就會有明顯增加的趨勢，該橫傾角嚴(yán)格按照公式（2）進行計算：

公式（2）中的θ 屬于船舶橫傾角，（0）屬于預(yù)備起吊的初穩(wěn)性高，單位為m；Δ0表示為預(yù)備起吊的排水量，單位為t；GM表示為起吊后的初穩(wěn)性高，單位為m；Δ表示起吊后的排水量，單位為t。

以4400t＠43m后背繩起吊實驗為案例，及時初始的橫傾角只能達到1°，起吊后船舶的橫傾角也還會發(fā)生明顯的變化，會直接達到5°，簡單來講，就是橫傾角直接放大了5倍。因此，在起到加載的這個過程中，一定要對船舶橫傾角的變化情況加以重視和關(guān)注，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整，確保船舶整體可以保持平穩(wěn)狀態(tài)。

（三）吊臂旋轉(zhuǎn)。在主起重機由船尾直接向舷側(cè)旋轉(zhuǎn)的過程中，船舶的橫傾力矩會隨之逐漸增加，并且還會使船舶向一側(cè)傾斜。我們來假設(shè)主起重機能夠在任何角度下進行旋轉(zhuǎn)，即1°，所產(chǎn)生的橫傾角可以直接按照公式（3）進行計算：

公式中的θ 屬于引起的橫傾角，單位為（°）；Mh屬于增加的橫傾力矩，單位為t·m；GM表示為初穩(wěn)性高，單位為m；Δ 表示排水量，單位為t。

所增加的橫傾力主要包括兩大部分：第一大部分，主起重機自身在旋轉(zhuǎn)的過程中會使力矩顯著提升;第二大部分就是負(fù)荷外移過程中所增加的力矩，該力矩在船尾中心線的變化情況非常明顯。以回轉(zhuǎn)試驗作為此次研究的案例進行分析，可知主起重機在船尾為0°位置進行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)1°后所引起的橫傾角大約為1°。換句話來講，開展回轉(zhuǎn)試驗的最初階段，船舶的橫傾力矩對于旋轉(zhuǎn)速度是非常敏感的。如果主起重機以最快的速度進行旋轉(zhuǎn)，壓載水就無法及時進行調(diào)整，而且還會誘發(fā)各種事故，危及到工作人員的生命安全。因此，通常情況下都會要求主起重機在船尾以最慢的速度進行旋轉(zhuǎn)，等到調(diào)整速度無法適應(yīng)主起重機旋轉(zhuǎn)的時候，就可以直接要求主起重機立即停止旋轉(zhuǎn)，并全面配合船舶進行調(diào)載。

（四）吊臂變幅。在吊臂旋轉(zhuǎn)到般側(cè)90°后，主起重機很有可能會出現(xiàn)變幅動作。由吊臂變幅所引起的橫傾角變化可以直接采用上述公式（3）進行計算。

三、底塔筒吊裝步驟

底段塔筒在生產(chǎn)基地內(nèi)完成內(nèi)部電氣設(shè)備的預(yù)組裝，然后直立放在運輸船甲板上，故運輸船運至施工現(xiàn)場后可直接從運輸船起吊，采用“宇航3000”號1600t主吊吊裝。具體吊裝步驟如下：

（一）拆除防雨蓋板；（二）底段塔筒兩端法蘭面的檢查。保證法蘭面的平面度，如果有凸起則需要使用平銼或者圓銼將法蘭面銼平；保證法蘭面的清潔度。使用棉布和工業(yè)用清潔劑或者鋼絲刷，去除法蘭面的灰土和異物；打磨面需進行防腐處理；（三）塔筒附件的檢查；（四）安裝塔筒上吊具，拆除底塔運輸工裝開始起吊；（五）底段塔筒與基礎(chǔ)錨栓固定；（六）錨栓螺栓液壓拉伸。

總之，本文對起重船浮態(tài)進行分析，并對底塔筒吊裝步驟進行闡述，主要就是為了能夠編制出一整套完整的且可以應(yīng)用在本船吊重試驗中的方案和措施，能夠確保福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目可以安全、順利地完成