海上风电导管架建造技术研究

永泰长荣

一座海上风力发电机通常由风力发电机、机舱、 塔筒、导管架、海底预埋深基础桩组成。海上风电导   管架主体为桁架结构，上部有大型法兰与风机塔筒连   接，下部为插入式导管架灌浆段与海底预埋深基础桩   联接，此外导管架上还有工作平台、登船梯、靠船件、 J型管、灌浆管等附属构件，整个海上风电导管架长   和宽各20多米，高度40米以上，重量约900吨。
1 概述
海上风电导管架是把风力发电机、机舱及相关附 属设备固定在海上的重要基础结构。除了承受风力发 电机、机舱及相关附属设备的重力和风力发电机运转 时的震动外，海上风电导管架位于水下的结构长期承 受洋流、潮流、海底冲刷的侵蚀，水面上的结构长期 承受台风、盐雾、覆冰的困扰，因此，对海上风电导

管架建造过程中的技术质量要求极高。本文以广州文  船重工有限公司承建的中广核阳江南鹏岛400兆瓦海  上风电导管架建造为背景，研究风电导管架建造技术， 以确保建造过程中产品质量可控、提高建造效率、降  低安全风险。
2 海上风电导管架建造技术研究
广州文船重工有限公司承建了中广核阳江南鹏  岛400兆瓦海上风电场25套导管架，这批导管架  单套重约为900吨，主体尺寸长×宽×高分别为  23.9m×23.9m×40.64m。选定在中山市马鞍岛广州  文船重工有限公司风电工程基地进行建造，基地配备了  600吨龙门吊、160吨龙门吊、270吨平板运输车、电焊  机、卷板机、数控下料机、五轴大型相贯线切割机器人、 自动打砂除锈设备、超声波探伤仪、X射线探伤仪、空  压机等施工设备。导管架建造工艺流程如图1所示。

2.1 预制阶段
预制阶段主要包含了管节、片体、过渡段以及其 他附属结构预制。
2.1.1 管节预制
管节是由直径不等、厚度为32mm～70mm     的 卷管焊接而成，焊接时采用逐步退接法，在专用焊接 流水线上进行焊接，流水线的固定式焊机上有伸缩焊 接臂，能伸入管内进行内环缝焊接。其中，管1和管 2焊接好后，在流水线上自动移位，然后进行管2和 管3的焊接，以此接长整根导管。如图2所示。


图2 逐步退接焊接法
管节制作完成后，需要对斜撑管进行贯口开设， 每根斜撑管两个贯口，每套36条斜撑管，斜撑管直  径为700mm～100   0mm 不等，长度6 m～22    m不  等，单套导管架即有72个贯口，且贯口及坡口形式  复杂，使用手工切割无法保证贯口精度，导致后续各  个KTY 节点的拼装精度无法保证。对此，采用大型  相贯线切割设备解决切割精度问题，根据管件加工需

求，定制设备需求参数如表1所示。
2.1.2 片体预制
(1)AB   轴线导管架片体制作
按照导管架片体制作图制作胎架， A/B 轴 为 平 面胎架，尺寸测量时必须用同一个基准点。上胎前必 须核对筒节编号、检查筒节圆度及外圆周长是否符合 要求，检查好后用吊带将管节吊至胎架定位。
A 轴 和B 轴片体整体建造，片体上下分段合拢口 进行预拼，但不能施焊，分段制作完毕分离，分别进 行中组。
分段制作完毕，按相关安装图纸进行舾装件的安 装 。A 轴和B轴片体外形尺寸为42m×24.8m,重量 约为240吨。如图3所示。

图3 A/B 轴线导管架片体
(2)1/2轴线导管架剪刀斜撑制作
斜撑管呈 “X”   形，在水平胎架上靠模制作。先 划好定位线，固定两侧靠模，再用吊装带吊运管件至 靠模内进行装配。斜撑管两端用圆管作刚性加强，以 防止变形。如图4所示。



表1 五轴相贯线切割机技术参数

项  目                                               参 数

切割管径	φ=108mm~1000mm
切割方式	火焰
火焰切割管壁厚度	垂直切割6mm~60mm坡口切割6mm~40mm
有效切割工件长度	24000mm
要求工件椭圆度	≤1%
切割速度	10mm/min~2000mm/min
移动速度	10mm/min~6000mm/min
火焰坡口角度	火焰开孔切割±55°火焰端部切割±60°
机器轴数及运动范围	X轴：割炬沿管件轴，向水平移动轴最大行程24000mm;Y轴：管件旋转轴， 360°自由回转；A轴：割炬沿管件径向平面摆动轴，±55°;B轴：割炬沿管 件轴向平面摆动轴，±60°;Z轴：割炬上升下降轴，该轴不参加口联动最大行 520mm
切割长度精度	士1.5mm

2.1.3 过渡段预制
导管架过渡段含内外钢平台及法兰重量约240吨，主  体尺寸长×宽×高约16.5m×16.5m×6.5m, 采用 立式建造法，在龙门凳上水平胎架制作。过渡段制作  完毕，在其上安装外部钢平台、内部钢平台、法兰、
塔筒门等附件，如图5所示。