海上風(fēng)電安裝船安全管理探討

■ 劉占山 于 徽 李能斌 唐思遠(yuǎn) 高紅鷹 曾曉芹 張永康

（1．交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院，北京 100088；2．南通欣通船舶與海洋工程設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 南通 226004；3．廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

隨著國家電價(jià)補(bǔ)貼的取消，我國海上風(fēng)力發(fā)電行業(yè)進(jìn)入了“加速期”，并且逐步向外海深水區(qū)發(fā)展，對(duì)風(fēng)電安裝船的需求量及施工技術(shù)要求也越來越高，同時(shí)，安全風(fēng)險(xiǎn)也日益加大。為滿足未來深遠(yuǎn)海、大容量、一體化的施工要求，本文分析了傳統(tǒng)海上施工裝備現(xiàn)狀與發(fā)展，介紹了新型海上一步式風(fēng)電安裝船施工工藝，針對(duì)海上風(fēng)電安裝船在安全管理工作中存在的問題和現(xiàn)狀提出相應(yīng)的管理措施。

安裝船；一步式風(fēng)電安裝；安全管理措施

0 引言

隨著國家電價(jià)補(bǔ)貼的取消，機(jī)組的大型化必然會(huì)加速。據(jù)測(cè)算，距離海岸線越遠(yuǎn)，風(fēng)速就越大，發(fā)電量也就越高，離岸10 km 的海上風(fēng)速通常比沿岸高約 25%。因此，海上風(fēng)電安裝船需要滿足更遠(yuǎn)、更深、更大的作業(yè)要求，向外海深水區(qū)發(fā)展的趨勢(shì)十分明顯。海上風(fēng)電場離岸更遠(yuǎn)、水深更深、海況更復(fù)雜、規(guī)模更大，這就要求我們需要根據(jù)海上風(fēng)電場的發(fā)展趨勢(shì)研究相應(yīng)的風(fēng)電船管理辦法。

從近期發(fā)生的幾起典型的海上風(fēng)電船事故不難看出，“搶裝潮”加劇了海上風(fēng)電安裝市場的緊張程度，造成資源緊缺、價(jià)格高漲、操作不規(guī)范，存在著一定的安全隱患。事實(shí)上，海上安裝施工是非常高端的技術(shù)，對(duì)操作設(shè)備的精準(zhǔn)度、人員的素質(zhì)、安全要求很高。操作人員要對(duì)風(fēng)電船有充分了解，針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)，做出完備的防范預(yù)案，才能確保海上施工作業(yè)安全。

如何更好地管理風(fēng)電安裝船，就需要先了解它的作業(yè)流程，介紹一下傳統(tǒng)的和新型的海上風(fēng)電作業(yè)和管理。

1 傳統(tǒng)海上風(fēng)電施工裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展

由于我國海岸線長，海上風(fēng)電母港建設(shè)尚不完善，海上風(fēng)電機(jī)組的安裝與運(yùn)輸主體基本是分離的。早期海上風(fēng)電安裝船大部分都是非自航的，必須將風(fēng)電機(jī)組運(yùn)到機(jī)位點(diǎn)，這部分工作需由設(shè)備整機(jī)商來承擔(dān)，雖然后期陸續(xù)有自航式安裝船交付，但由于用船緊張，運(yùn)輸任務(wù)多由其它船只完成，自航式安裝船并沒有真正發(fā)揮運(yùn)輸?shù)淖饔谩Ｒ蛭覈狈Υ笮秃Ｉ巷L(fēng)電專用碼頭，運(yùn)輸船易受天氣干擾，影響安裝進(jìn)度，且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)電機(jī)組從車間運(yùn)到碼頭，再送到機(jī)位點(diǎn)安裝，涉及整機(jī)商、開發(fā)商，以及包括碼頭、交通船、運(yùn)輸船和安裝在內(nèi)的單位，責(zé)任主體眾多，容易造成銜接不順暢，出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。

現(xiàn)階段我國海上風(fēng)電安裝船發(fā)展，先后產(chǎn)生了傳統(tǒng)的浮吊船、坐底船和自升式平臺(tái)等，新型一步式風(fēng)機(jī)安裝船和漂浮式風(fēng)機(jī)發(fā)展正在試點(diǎn)和推廣中，半潛式風(fēng)電平臺(tái)在風(fēng)電場目前還僅限于打樁施工作業(yè)，半潛式平臺(tái)作為風(fēng)電安裝作業(yè)平臺(tái)目前還在研究中。浮吊船施工，一方面，受風(fēng)、浪、流影響明顯，對(duì)作業(yè)條件要求高，施工窗口期有限；另一方面，海上風(fēng)機(jī)一般高100～120 m，隨著大型化發(fā)展，有的新型海上風(fēng)機(jī)已高達(dá)150～170 m，且還有上升趨勢(shì)，而浮吊船吊臂一般在90 m以內(nèi)，難以完成安裝任務(wù)。自升式平臺(tái)，受自身施工工藝的影響，對(duì)海底地質(zhì)要求高，我國沿海多為沖擊平原，多為黏土地質(zhì)，存在穿刺風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有的技術(shù)施工風(fēng)險(xiǎn)高，可用施工窗口有限，限制了我國海上風(fēng)電的發(fā)展，為滿足未來深遠(yuǎn)海、大容量、一體化的施工要求，在國家補(bǔ)貼政策取消后，海上風(fēng)電船的發(fā)展也越來越具有時(shí)代性，我們應(yīng)根據(jù)海上風(fēng)電船的不斷更新發(fā)展和不斷優(yōu)化的施工工藝，制定相應(yīng)配套的風(fēng)險(xiǎn)管控和安全管理制度，以及有針對(duì)性的專業(yè)教育和培訓(xùn)。自升式平臺(tái)海上分體式風(fēng)電安裝流程見圖1。

圖1 自升式平臺(tái)海上分體式風(fēng)電安裝流程

在國際和國內(nèi)大背景下，為加快搶占全球海上風(fēng)電安裝船技術(shù)制高點(diǎn)，不少公司著眼于未來海上風(fēng)電開發(fā)的長遠(yuǎn)技術(shù)需求，瞄準(zhǔn)未來市場方向，對(duì)海上風(fēng)電安裝船有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，進(jìn)行了應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)儲(chǔ)備，但對(duì)于這種新型的船舶配套的管理技術(shù)缺乏前瞻性研究。

2 新型海上一步式風(fēng)電安裝船施工工藝

在我國，海上風(fēng)電事業(yè)起步較晚，但風(fēng)電安裝船的裝備制造迭代發(fā)展較快，經(jīng)歷了海上風(fēng)電安裝船三代技術(shù)更新后，現(xiàn)在正在開發(fā)第四代，從而滿足更遠(yuǎn)、更深、更大的作業(yè)要求。這種新興的海洋工程裝備，其數(shù)量少、投資大，很多關(guān)鍵技術(shù)問題的研究還處于起步和摸索階段。隨著不斷的摸索和發(fā)展，今后還會(huì)不斷有新型設(shè)備和施工工藝出現(xiàn)，我們也需要緊跟時(shí)代發(fā)展，不斷更新技術(shù)管理要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

海上風(fēng)電一步式風(fēng)電安裝是一部全新的施工工藝，將批量化建造、整機(jī)運(yùn)輸機(jī)一步式安裝技術(shù)有效結(jié)合起來，主要步驟為：復(fù)合筒型基礎(chǔ)在陸上制作，陸上進(jìn)行風(fēng)機(jī)與復(fù)合筒基礎(chǔ)的安裝與調(diào)試，然后將一步式運(yùn)輸安裝船與復(fù)合筒在碼頭邊裝運(yùn)，對(duì)復(fù)合筒基礎(chǔ)底部充氣自浮后拖航，抵達(dá)現(xiàn)場后完成一步式下沉安裝。此工藝可實(shí)現(xiàn)將海上風(fēng)機(jī)安裝調(diào)試95%以上工作量轉(zhuǎn)移至碼頭陸上操作，這樣可以大幅減少海上作業(yè)時(shí)間、作業(yè)人員和作業(yè)船只，從優(yōu)化施工工藝的角度來說，大幅降低了海上安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可達(dá)到安全性好、效率高、對(duì)生態(tài)保護(hù)好、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。新型海上一步式風(fēng)電安裝流程見圖2

圖2 新型海上一步式風(fēng)電安裝流程

海上風(fēng)電一步式運(yùn)輸安裝船作為大尺度復(fù)合筒型基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)之一，其海上拖航安全關(guān)系到整機(jī)與基礎(chǔ)的安全，在風(fēng)機(jī)整機(jī)進(jìn)行拖航時(shí)，由于風(fēng)機(jī)屬于高聳的結(jié)構(gòu)物，機(jī)頭、塔筒的質(zhì)量都接近500 t，整機(jī)的重心高度高，在靜水中不能自穩(wěn)，需要與一步式風(fēng)電安裝船相連接后才能進(jìn)行拖航。

復(fù)合筒型基礎(chǔ)作為一種氣浮結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部氣壓的大小會(huì)影響到其拖航的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，其筒型基礎(chǔ)內(nèi)部氣壓對(duì)一步式運(yùn)輸安裝船穩(wěn)性有很大的影響，為了保證新型一步式運(yùn)輸安裝船在拖航過程中的安全，需要監(jiān)測(cè)在拖航過程中筒型基礎(chǔ)與船體接觸力的變化和船體的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。海上風(fēng)電一步式運(yùn)輸安裝船在船艏及船尾設(shè)置凹槽，裝有風(fēng)電整機(jī)的筒型基礎(chǔ)，筒型基礎(chǔ)內(nèi)分艙板將其內(nèi)部分成7 個(gè)艙室，艙室通過氣管與氣泵相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)筒型基礎(chǔ)內(nèi)部的充放氣操作，氣壓變送器安裝在筒型基礎(chǔ)分艙頂蓋上，以測(cè)量筒型基礎(chǔ)內(nèi)部氣壓，在水中向筒型基礎(chǔ)內(nèi)部艙室充氣使其起浮，基礎(chǔ)頂部與船體凹槽上頂板接觸，筒內(nèi)氣壓的大小影響著兩者之間的接觸力，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)性。經(jīng)研究表明，筒型基礎(chǔ)內(nèi)部艙室氣壓大小對(duì)筒型基礎(chǔ)與船體之間的相互作用力及船體穩(wěn)性影響較大，即氣壓大時(shí)，筒型基礎(chǔ)與船體的豎向壓力較大，船體的穩(wěn)性較好；氣壓小時(shí)，筒型基礎(chǔ)與船體的豎向壓力較小，船體的穩(wěn)性較差。因此，一般推薦對(duì)筒型基礎(chǔ)內(nèi)部艙室充有較大氣壓后進(jìn)行拖航，并且拖航過程中，對(duì)海況和筒內(nèi)氣壓保持嚴(yán)密監(jiān)控。

3 采取的管理措施

針對(duì)不同風(fēng)電船在工作中存在的問題和現(xiàn)狀，為確保施工生產(chǎn)的順利進(jìn)行，必須重視相應(yīng)的船舶安全管理：

1）首先應(yīng)根據(jù)海上設(shè)備和施工作業(yè)要求，優(yōu)化海上風(fēng)電作業(yè)施工工藝，從而從根本上減少海上作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2）提高船舶硬件設(shè)備性能，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，消除硬件設(shè)備自身的安全隱患，增加設(shè)備使用的可靠性和穩(wěn)定性。

3）提高船員和操作人員的熟練程度。針對(duì)各自不同的施工工藝和施工設(shè)備安全操作，識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患，制定風(fēng)險(xiǎn)防范措施。

4）制定各崗位人員專業(yè)教育培訓(xùn)機(jī)制。加大安全宣傳和培訓(xùn)力度，落實(shí)崗前培訓(xùn)和現(xiàn)場培訓(xùn)制度，提高工作人員的安全意識(shí)和操作技術(shù)。

5）制定專人專職專責(zé)和安全監(jiān)督檢查機(jī)制。指定富有現(xiàn)場作業(yè)經(jīng)驗(yàn)的人員作為專職安全負(fù)責(zé)人，安全生產(chǎn)實(shí)行一票否決制。

6）確保安全資金投入，保證人員和設(shè)備處于良好狀態(tài)，以應(yīng)對(duì)突發(fā)事件及險(xiǎn)情。

7）分析船舶現(xiàn)有問題和發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合實(shí)際，與時(shí)俱進(jìn)，不斷提高現(xiàn)代船舶安全管理水平。

4 結(jié)語

工程施工，安全第一。隨著我國海上風(fēng)電行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭越來越強(qiáng),海上施工船舶需求量不斷加大，施工船舶設(shè)備技術(shù)水平不斷提高，所需的管理工作相對(duì)于先前也有了較大變化，全面強(qiáng)化安全管理工作也必須擺在更加重要的位置。