风电行业垂直门户网站

设为首页 | 加入收藏

您当前的位置:北极星风力发电网 > 海上风电 > 正文

明阳智能苏冠瑜:半潜型飘浮式风机拖航技术研究

北极星风力发电网  来源:能见    2020/10/16 14:15:51  我要投稿  

北极星风力发电网讯:在15日上午召开的海上风电工程装备分论坛上, 明阳智慧能源集团股份有限公司海上施工技术研究工程师苏冠瑜发表《半潜型飘浮式风机拖航技术研究》主题演讲。

69a2e94294f69370b6575ae784b588c7.jpg

以下为发言实录:

苏冠瑜:在座嘉宾各位好!

今天分享内容有以下四部分,第一漂浮式风机拖航技术应用简介,第二整体拖航工程设计,第三漂浮式风机运输案例分析,第四总结与展望。

针对于漂浮式风机整体拖航,一般来说有两种拖航方式,一是干拖另外一个湿拖,干拖航行速度肯定快,但需要考虑因素比较多,比如运输船的验证、运输货物的海上环境承受力以及结构强度和疲劳的分析。针对距离比较远的运输,一般都是采用干运,湿拖相对来说速度会慢一点,但针对建造场地离安装海域较近的海洋结构物则考虑湿拖,湿拖需要考虑所受环境力的影响,其中稳性校核是湿拖时必须考虑的设计条件,破舱时按照规范也要考虑。

干拖运输需要进行船舶选择,从屏幕上看采用半潜船,从照片上可以看到过往项目案例有用半潜船运输各种油气平台,但选择半潜船一般自带动力,如果没有半潜船则可以选择驳船,可以通过拖轮牵引它。半潜船需要具有承载大型结构物的能力并能控制航行方向,减少所遭受的外部风浪力,半潜船需要具备自潜卸载的能力,干拖运输一般采用半潜船。

干拖运输装船的方式一般有两种,第一是从岸边拖拉上船,第二是基础下水后再上船,无论哪种方式,考虑的因素都是比较多,比如运输船大小、吃水深浅、岸基码头高度、潮湿的变化,条件允许的话,对于浮式基础结构来说,还是建议岸边拖拉上船,如果浮式基础下水后再上船,其相应的操作工序会增加,相应的操作风险也肯定会加大。

干拖运输很重要施工过程是浮装和浮卸,驳船到位,准备甲板清理,打压载水进行下潜,浮式平台拖被拉上来,就位对正,半潜船开始向外排放压载水,使船开始上浮直到甲板出水,并持续到进入准备航行的吃水状态,这是一个完整的浮装过程。到了目标海域进行浮式基础的卸装,恰好是一个逆行的操作工序。

湿拖运输针对海洋工程结构主体和整体结构进行短距离的湿拖,从屏幕上看右边是SPAR主体结构湿拖,下面两张照片在网上找的欧洲两个浮式风机湿拖,一个是SPAR结构,一个半潜式结构,湿拖时需要几艘拖轮进行掩护和拖拉。湿拖的速度慢,所以,深海项目里,尽量避免长距离的湿拖。

第二部分是拖航运输工程设计,漂浮式风机整体拖航运输的工程设计一般会考虑以下一些计算内容,比如:干拖和湿拖的选择方法,干拖运输船的选择,承包商的选择,海上操作保证检验部门选取,运输路径计划和相关环境条件的认定,运输方案的制定,沿途路线天气预报,运输过程中稳性及运动响应分析,干拖的支撑结构辅助设计,浮装浮卸的过程也要设计,风机设备本身也会有适航性的特性要求,这个也要注意一下。

工程设计前期准备,第一要确定平台装载的地点和时间,你要考虑码头、卸货海域水深,船期的选择,通行的路线的规划,还有沿途避风点的设计,台风海浪区域的天气预报等等。运输船要根据浮式基础结构的特点,要对运输船进行局部的改造,比如甲板的平整、固定绑扎铁皮,导向杆的焊接,对船体进行局部的加宽,或者船尾浮箱位置的调整和结构改造。

通常使用GL Noble Denton的运输作业指南,和中国CCS船级社今年发布的大型海工结构物运输及浮拖安装分析指南,里面有一些规范可以引用。

如图所示为绑扎固定及支撑结构设计,左边是垫木设计,因为浮式基础坐到半潜船时,需要在甲板上铺一层垫木。右边是水平运动支撑结构,右上方是导向杆的布置。

干拖运输浮装浮卸是比较重要操作流程,除了半潜船浮装浮卸,假设通过湿拖的话,这个浮式基础本身也有下潜和上浮的操作程序,相应地,需要对下潜上浮压载方案进行设计分析:左边看到的是半潜船的压载舱的分布图,右边是下潜和上浮的压载水设计的计划表。

相对风机设备来说,如关键部位有齿轮箱、发电机、轴承,在拖航运输过程中会产生运动,对于这些机组构件会有运动幅度的限制,如横摇和纵摇幅度、和加速度的限制。如图示,为过往项目的匹配风机型号提出了运动限值的要求,比如,自由度横摇、纵摇不能超过8度,加速度要小于0.3G。

接下来是案例分析,我模拟的风机模型是美国国家可再生能源实验室的一款半潜式的漂浮式风机,干拖重量为5880吨。我做了干拖运输的布置方案,直接把浮式风机放置在半潜船的中心位置,大家看到三维仿真计算模型,从屏幕的左下方视图看到基础结构的外漂有点过大,在拖航过程中可能会发生波浪拍击的影响,因此需要对半潜船进行局部的加宽结构改造。

如下是干拖运输稳性分析的结果,静稳性是满足的,动稳性则按照规范要求的100节风速下得到完整稳性曲线,从结果看到其稳性范围消失角大于36度,回复力臂与风倾力臂的比值大于1.4,满足规范要求。

这是浮式风机所关注点的运动幅度和加速度的计算结果,横摇和纵摇的角度能控制在8度以内,横荡的加速度却大于0.3G。

接下来是湿拖运输布置方案,如图示为三维仿真计算模型,进行了时域的模拟计算,可以得到缆绳的受力变化,和浮式风机的运动的趋势。

湿拖运输湿拖路线需要规划,从这个图来看,目前预估方案是从广东珠江口出来拉到阳江海域,同时进行湿拖阻力的计算,因为我们要对后期拖轮进行选择,湿拖阻力便能够提供一个拖轮选择的依据。

湿拖运输的稳性计算结果,在静稳性的结果里,其横稳性高和纵稳性高是满足规范要求的,而动稳性按照规范的要求,其回复力臂与风倾力臂的面积比大于1.3,也是满足规范要求的。

这是浮式风机所关注的机舱点的运动幅值结果,其加速度在横荡和纵荡方向都大于0.3G。

第四部分是我的总结与展望,通过案例分析,设计了干拖和湿拖的方案,从稳性来说这两个方案都是没有问题,都满足了规范要求,但是运动幅值有点偏大,干拖的横荡加速度大于0.3g,湿拖的纵荡和横荡的加速度都大于0.3g。因些,干拖运输时需要尽量避免船舶受横向波浪的冲击,而湿拖时,则要增加浮式基础拖航的吃水设定,而另一方面要增加拖航过程中左右两艘拖轮对风机的运动限制。

总的来说,对于浮式风机采取哪种方式进行运输,干拖和湿拖是各有优劣,采用干拖的话,半潜船的吃水比较浅,运输速度相对会快,安全性会高,防台避风能力会高,操作性好,船舶姿态比较平稳。而浮式风机远离水面;但既然选择干拖,则有些其他方面需要考虑,比如半潜船的稳性,半潜船的总纵强度和风机基础在船舶甲板上的绑扎固定结构的设计。

湿拖相对于干拖来说很明显,它就少了一个东西就是少了船,不用半潜船,直接免去了固定绑扎结构件的设计,也免去了半潜船的浮装浮卸安装程序设计。而湿拖也有相应的问题要引起重视,比如湿拖时的应急锚泊弱、避风难度大,拖航横荡较为严重,长距离的湿拖速度慢,工期长,风险增加;湿拖时的基础吃水较大,若碰到航道水深较小的情况,则要注意触底的问题。同时从风机设备方面考虑的话,风机的塔筒一般比较高,造成拖航过程中稳性的问题,因为重心高了,会影响整个系统的初稳性会达不到规范的要求值。而风机叶片在运输过程中处于锁定的状态,同时它的齿轮箱、发电机、轴承这些设备在运输过程中也有特性控制的限制,如上面案例分析提到的横摇、纵摇角度不能超过8度,运动加速度不大于0.3g,但这也因每一个风机的产品,每一个风机的机组性能而定。

以上就是我给大家分享的内容,谢谢大家!

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)


分享到:
投稿联系:陈女士  13693626116  新闻投稿咨询QQ: 1831213786
邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#换成@)
北极星风力发电网声明:

凡来源注明北极星风力发电网的稿件为北极星风力发电网原创稿件,转载请注明,违者必究。

北极星风力发电网转载其他网站资讯,出于传递更多信息之目的,并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。

新闻排行榜

今日

本周

本月