海上风电机组安装常见质量问题及控制措施.pdf

工程与施工158|2023年08月0 引言近 20 年来，在全球气候变化推动新能源事业发展的背景下，风能从一系列新能源中脱颖而出，成为目前技术最成熟的可再生能源1。中国海岸线绵延 3.2 万千米，海上风能资源丰富，根据海上风能普查，在我国深远海区域，水深 25 m、高度为 50 m 的海上风能开发量约 2 亿千瓦(200 GW)，水深 25 50 m、高度为 70 m 的海上风能开发量约 5 亿千瓦(500 GW)，待技术开发体量巨大。根据中国能源局发布的数据，2022 年海上风电装机并网容量达到了 4 GW，累计装机规模达到 30 GW，两项数据均为世界第一。随着“抢装潮”散去，各海上风电安装公司逐渐开始加大关注海上风电建设中的安全质量问题。海上风电安装作为海上风电施工难度较大的作业面，需要面对风机的设备运输、设备倒驳和风机安装过程中复杂天气、风机安装船受作业水深和海床地形条件制约等情况，因此海上风机安装过程的质量风险识别和控制尤为重要。1 海上风电安装质量问题研究1.1 海上风机发展趋势目前全球风电产业正快速发展，机组趋于大型化，新增装机容量、机械性能和发电能力大大提高2。我国海上风电发展起步较晚，2007 年我国首台海上风电风机安装完成并网发电，2009 年龙源如东风场建成，2010 年上海东海大桥 34 台装机容量 100 MW海上风场建成。经过几年静默期，2014 年风机单机容量跃升至 4.0 MW 以上机型，2015 年至 2021 年随着各风机厂家技术革新，风机单机容量逐渐从 5 MW发展到 11 MW，2022 年 12 月海装 H260-18 MW 机型风机下线，风机单台容量大型化趋势愈发明显。根据十四五规划发展路径，20232025 年，我国海上风电装机容量预计将超过 40 GW，海上风机机型为8.516.0 MW 机型居多，目前，中国的海上风电技术也已跨入大型化、规模化与商业化阶段。1.2 基于某风场海上风机安装质量统计对海上风电的快速发展，风场走向深远海、机型大型化的趋势，风机基础、塔筒结构、主机和叶片等结构也随之变大。特别是 8.0 MW 以上风机机组设备采用厂家海上交货模式，施工单位只能通过海上交货清点检查发现设备质量问题，从而导致施工过程中发现和遇到的施工质量问题频发。根据某风场 38 台风机安装施工现场对风机质量进行梳理，本次质量问题梳理按照质量管理基本方海上风电机组安装常见质量问题及控制措施骆洪林，梅嵩，张建宾，赵士桥，官峰(中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司，天津 300450)摘要：海上风电受机组设备重量大、气象海况复杂、设备制造运输条件差和海上赶工期等因素影响，造成海上风机设备到货、安装及交接验收时的质量问题频频发生。文章根据某风场 38 台风机安装实践，分析风机设备安装质量问题，划分关键管理点并落实质量控制措施。关键词：海上风电；风机安装；质量管理控制中图分类号：TK8;TM614 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)24-0158-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.24.044Common Quality Issues and Control Measures for Offshore Wind Turbine InstallationLUO Hong-lin,MEI Song,ZHANG Jian-bin,ZHAO Shi-qiao,GUAN Feng(CNOOC Energy Technology&Services Limited,Clean Energy Branch，Tianjin 300450，China)Abstract:Due to the large weight of offshore wind turbines,complex meteorological and sea conditions,poor equipment manufacturing and transportation conditions,and rushing the duration,quality problems frequently occurred,including the quality of arrivals,the quality of equipment installation,and the quality of final acceptance.Based on the installation experiences of 38 wind turbines,this paper analyzes the installation quality problems,divides key points of management and implements the quality control measures.Keywords:offshore wind power;fan installation;quality management control二校-2023-8-下期.indd 1582023/8/17 14:51:402023年08月|159法中的帕累托图，采用二八原理，识别大多数问题的少数原因，按照频率和累计百分比的方法对质量问题进行排序。以 38 台风机施工过程积累的原始数据统计共 459 项质量问题，经过归纳整理分为 40 大类，如 表 1 所示。使用质量管理工具对质量问题分类，可得知表1 风机安装质量问题统计分析序号质量问题描述频次频率/%累计百分比/%序号质量问题描述频次频率/%累计百分比/%1缺料7115.4715.4721散热风扇防腐、结构油漆破损，安装错孔40.8793.032电缆、电气件绑扎、走线不规范、电缆力矩问题6514.1629.6322柴发走线为固定、防护套管损坏30.6593.683表面油漆刮痕、油漆破损459.8039.4323电气设备柜门无法正常开关30.6594.344清洁卫生439.3748.8024马鞍桥缺桥架、测温贴未安装30.6594.995塔筒变形398.5057.3025外平台毛刺未打磨20.4495.426接地环、接地铜排、接地线265.6662.9626电机问题20.4495.867螺栓防腐未做、防松线不合格265.6668.6327电梯电源线问题20.4496.308标识牌粘贴不合格或缺失204.3672.9828光伏板损坏、走线及防护不合格20.4496.739爬梯松动、间隙过大，螺栓固定不到位173.7076.6929螺栓拉伸未验收20.4497.1710孔洞未封堵102.1878.8730线耳制作、防水防腐不合格20.4497.6011塔筒内电梯、吊物护栏爬和梯护栏结构变形91.9680.8331外平台小吊机到货凹陷，吊机接线柱损坏20.4498.0412塔筒内平台和外平台格栅变形，螺栓缺失或松动91.9682.7932柴发漏油10.2298.2613未抹密封胶、密封胶涂抹不合格81.7484.5333传感器螺栓未紧固10.2298.4714塔筒门无法正常开关61.3185.8434电缆磨损10.2298.6915螺栓安装错误51.0986.9335电缆桥架结构变形10.2298.9116灭火器、防毒面具摆放51.0988.0236电缆长度不足10.2299.1317平台胶条未安装或脱落51.0989.1137风管结构变形10.2299.3518外平台楔块未安装51.0990.2038机舱外壳裂纹10.2299.5619照明灯故障，接线盒安装不到位51.0991.2939结构安装问题10.2299.7820格栅板变形、未固定到位40.8792.1640叶片销轴尺寸问题10.22100.00080%的质量问题为 A 类问题，主要为：厂家缺料、螺栓紧固力矩、表面油漆破坏、塔筒变形、接地防腐和塔筒内标识牌粘贴等质量问题。对统计梳理出的 A 类质量问题展开重点监控并制定控制措施，从而对施工过程质量管理进行指导，抓住关键质量问题，做到有的放矢，提高质量管理效率。2 海上风机施工质量控制措施现结合固定式基础海上风电施工经验，针对风机安装作业施工过程中主要的质量问题提出相应的落实控制措施。2.1 设备到货验收质量控制设备到货验收是海上风电施工的必要环节，施工单位都应对所有的设备进行到货交接验收，确保施工之前将非作业面的质量问题避免，厘清施工界面的质量问题和落实施工质量控制措施。风机设备海上到货交接验收遇到到货缺料问题已是常态，其中关键设备缺件将导致海上风机无法安装，直接导致风机安装作业面待机风险，为此施工单位应在设备到货后及时予以清点反馈。同时，对风机设备某些零部件可在安装船到场前，要求风机厂家予以提供备品备件，或经厂家授权同意提前自备经常性缺件的备件，避免施工待机的影响。2.2 风机设备安装质量控制风机设备及塔筒内电气设备的连接和安装基本上都采用螺栓连接的形式，螺栓连接厂家均要求按规定扭矩值进行紧固，因此编写施工方案、作业指导书时应充分参考业主、厂家提供的指导手册，梳理螺栓二校-2023-8-下期.indd 1592023/8/17 14:51:40工程与施工160|2023年08月规格、型号及对应扭矩值，使用符合要求的扭力设备进行换算，按照规定力矩进行紧固。对高强连接螺栓一般按照对角、交叉顺序紧固螺栓，分三次(初拧、复拧和终拧)进行螺栓紧固。根据施工经验，在安装螺栓力矩值验收之前，施工单位应对所有高强螺栓进行 100%终拧检查，确保所有高强螺栓力矩符合要求，避免螺栓力矩验收时出现不合格现象造成风机验收不通过的风险。2.3 塔筒变形质量控制随着风机大型化，塔筒重量、塔筒直径也越来越大，塔筒端面法兰通常为柔性法兰，虽然塔筒壁厚有所增加，但仍无法避免塔筒由于存放、运输及施工过程导致塔筒非塑形变形，从而导致塔筒组对过程法兰孔错边，增加现场错孔矫正时间，极大制约了海上风机安装施工效率。针对塔筒变形的质量控制措施通常如下：(1)现场交接验收时，若条件允许，对塔筒法兰面的平面度及椭圆度进行测量。当塔筒变形超过海上处理能力时，拒绝塔筒验收。对现场检查发现塔筒变形控制措施不恰当时，对业主进行反馈，推荐采用“米”字支撑来控制塔筒法兰面变形。(2)按照厂家指导手册要求，使用厂家提供的专用吊索具进行吊装，同时按要求对每节塔筒吊装所需的吊点位置进行调整。吊装作业之前，应对气象风速进行跟踪，当现场风速超过厂家限定的风速时，禁止塔筒吊装作业。吊装前应提前绑扎好塔筒缆风绳，控制吊装作业过程中塔筒的偏转及晃动幅度。塔筒法兰即将对中前，严格控制塔筒下降速度，避免磕碰风险。(3)发现单桩基础法兰、塔筒法兰及塔筒油漆破坏时，若在我方能够处理范围之内，经现场业主、监理同意后，对单桩基础法兰及塔筒缺陷进行修复。2.4 叶片磕碰及安装质量控制目前叶片安装是海上风电中难度最大的一环，特别是随着大型化的到来，叶片的长度也越来越长，因此针对叶片安装过程中的质量控制措施必不可少。施工单位、业主、厂家各监理等单位在运输船上对叶片结构进行目视检查，对发现的问题予以记录。若发现叶片磕坏、损伤，现场无法修复时可拒绝收货，要求厂家更换叶片。叶片是柔性结构，一般采用玻璃钢或者碳纤维材料制成，叶片吊索具的安装位置必须按照厂家同意的方式进行叶片过驳和吊装，同时叶片应按照厂家要求的方式安装缆风保护套。在叶片组对吊装作业过程中，甲板人员通过缆风绳配合吊机控制叶片旋转，避免叶片与吊机、船舶结构发生磕碰，造成叶片损坏、变形。在进行叶片螺栓拉伸时，轮毂内变桨操作人员应在取得叶片整体外部状态后确认无误后开始变桨操作，避免叶片变桨过程中发生碰撞造成叶片损坏。部分机型采取叶轮整体吊装施工，其中叶轮双机抬吊及叶轮转运至机舱作业过程中，甲板人员严格控制好叶片的缆风绳，配合吊机对叶轮姿态的控制，严格观测叶轮结构与船舶、吊臂及塔筒的间距。当发现叶片油漆破坏时，需取得监理、现场业主代表同意后，方可开展对叶片油漆的修复。2.5 塔筒内清洁卫生及非关键设备结构变形质量控制风机设备到货验收对于塔筒清洁卫生和塔筒内非关键设备结构变形是风机安装常见的质量通病，主要控制措施如下：塔筒海上运输前，厂家应检查塔筒的防雨罩状态，若防雨罩破坏应及时更换；塔筒在堆场内，厂家应对尘土及雨水导致的塔筒下沿脏污予以清理；设备到货后，拆除防雨布、对塔筒设备检查验收后，施工人员应及时进行卫生清理；对非关键设备的结构变形，若不影响风机安装，通常留作后期消缺项由厂家进行处理。3 结语随着越来越多的风电项目落地，如何进行项目质量管理已经成为了一门非常有研究意义的课题，对项目开展科学的质量管理可以更好地推进项目，节约项目成本，提高企业形象并带来经济及社会效益。虽然风机容量越来越大型化，风机结构和基础形式越来越多，但海上风电机组总体设备组成和安装方式已基本定型，海上风电的质量问题也大同小异，理解掌握本文梳理的海上风电安装质量关键点，可以大大提高质量管理过程的有效性，为后续海上风机设备安装过程质量控制提供借鉴和指导。参考文献：1 张显雄,余立志,陈亚雄.海上风电项目施工的全方位主要注意事项J.工程建设与设计,2021(19):216-220.2 涂亮,刘斯明,郑丹.基于海上风电产业发展的风电机维修市场J.海洋开发与管理,2019,36(08):72-76.作者简介：骆洪林(1990-)，男，汉族，重庆人，工程师，本科，工学学士，在中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司从事风电项目管理和科研工作，E-mail：ex_。二校-2023-8-下期.indd 1602023/8/17 14:51:40