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摘要:现目前,我国对生态环境保护非常重视,提出了“碳达峰碳中和”战略目标,然而,发展新能源是实现战略目标的有效途径之一。其中,海上风电具有风能资源丰富,风能质量高,单个风场发电量高等优点。为保证海上风电施工期内风机基础和风机设备吊装安装等安全、有效完成,对施工期内的场址航标位置的确定、选型结构以及灯器的布置尤为重要。
关键词:海上风电 航标
1航标设计前准备
航标的设计需结合场址涉海面积,风机外围包络海域面积,海水的深度范围,风电场施工内容,气象,水文,工程地质情况,通航环境以及航标等现状进行实地考察和综合研判。
2施工期航标配布
2.1航标配布原则
2.1.1浮动标志应根据通航水域交通流量和风险程度确定浮动助航标志的配布。
2.1.2配布的助航标志应示意清晰、作用明确、特征显著、易于识别。
2.1.3以简明的方式,标示施工作业区范围等。
2.2航标配布依据
为了确保海上风电项目施工期安全,警示过往船舶,避免过往船舶与其碰撞,根据《中国海区水上助航标志》(GB4696-2016)等规范的相关要求及现场实际通航环境,根据施工安全作业区的范围边界,在风电场的施工工区范围边界线上设置灯浮标示本工程施工区域范围,设标位置距离风机 500m 以上的安全距离,各相邻航标相距最大约 2 海里。
2.3航标性质与灯质
浮标采用海上作业专用标志,顶标为黄色“X”形;
根据现目前一般浮标采用闪光节奏为莫尔斯信号“O”,黄色,周期为 12秒,灯光射程不小于 3 海里。航标灯配置遥测遥控设备。实际的情况结合当地海事部门的规定。
2.4注意事项
为保证航标在损坏后能及时更换,航标的备品数量为在用数量的 50%。
3航标配布的技术条件
3.1浮标
根据实际场址情况,浮筒吃水必须与浮筒所在位置水深相应,浮标配置望板和航标灯,航标灯采用太阳能供电。标体颜色一般为黄色,顶标为黄色 X 型。标体上喷涂“海上作业”标志图形。浮标的形状和尺寸必須满足规范:
浮标应满足规范《浮标通用技术条件》JT/T 760-2009,钢质浮标所用钢板的厚度和质量不应低于 GB712 规定的船体用结构钢的质量要求,对于浮体,在成形时不应损伤钢板的金属结构;制成浮体前, 钢板应无锤击痕迹、裂缝、气孔、凹陷和任何缺陷。成形后的浮体表明应平整,最大不平整度应小于 6mm。浮标所有外露的金属边应圆滑过渡,其边缘的曲率半径不小于 3mm。浮体的焊接所用焊条等焊接材料应符合GB/T5117 的规定,焊缝的质量应符合GB/T985.1 的规定,浮标涂装用油漆应符合GB/T6745 和GB/T6748 的规定,浮体直径的偏差为浮体直径±1%。
3.2航标灯
海上风电场址离岸较远,所以灯浮标安装一体化 LED 航标灯,射程 4 海里,灯质为海上作业灯质,航标灯灯质应符合 GB 4696、GB 5863、IALA 推荐灯质的规定, 灯光的红、绿、黄、白色应符合GB 12708 的规定,闪光周期误差应不超过规定值的±2%。航标灯在公布光强范围内其水平配光均匀度应不小于 85%,中心焦点圆周菲涅尔透镜航标灯的 50%峰值光强处的垂直发散角≥8°。为保障灯浮正常运行,灯浮安装 2 个LED 灯器。2 个航标灯通过连接线路控制,分为主、副灯,主灯工作优先,主灯器坏时(灯器不亮或不旋转)自动切换至副灯器工作,半小时后自动切换回主灯工作,若主灯恢复正常,主灯工作,否则再自动切换到副灯工作至天亮(切换回主灯一次)。
航标灯应配置遥测遥控系统,可实时掌握航标灯工作状态,及时排找出故障航标灯,使得航线上的船舶安全系数大大提高。
3.3锚链系统
浮标用锚链尺度和材质配置应符合交通部 2005 年 5 月 26 日发布, 2005 年 9 月 1 日正式实施的中华人民共和国交通行业标准(JT/T100-2005)《浮标锚链》有关要求。由于潮汐、风浪、水流等因素影响,灯浮标锚链的长度总要比水深大几倍。以沉锤为中心,灯浮标的最大活动半径称为最大回旋半径或者回旋误差。在一般风平浪静的情况下,灯浮标锚链总是部分卧在海底,此时灯浮标的回旋半径较小,当风大浪急时,全部锚链基本不着海底,此时为最大回旋半径。
浮标最大的回旋半径(值守圆半径):
公式中:rm—最大旋回半径(m);L—锚链长度(m);H—水深(m)(水深定义为最大水深,包括在一具体地点最高潮位和最大波高 1/2 的之和的深度)。灯浮位置误差在回旋半径范围内,是允许的,也是不可避免的。回旋误差的大小取决于锚链的长度,而灯浮标的稳性性在很大程度上决定于锚链的长度。锚链配置长度与水深基本是成正比的。
4施工抛设
4.1用一根直径 5 毫米,长 60—80 米的细钢缆盘成数圈(在实际工作中,也可不使用细钢缆操作,直接用粗钢缆套出灯浮),放在甲板一边,其一端用卸扣与直径24.5 毫米的长60-80 米的钢缆相接, 另一端在绞缆机的滚筒上。
4.2如果选定在左(右)舷抛设,将沉石吊放在左(右)舷甲板导链孔附近,并用卸扣与锚链相连接,在距沉石 2—3 米处的锚链设一制链器 0,将沉石吊到船外档,沉石就控制在制链器上,同时在大于当地水深一倍的锚链上要设制链器 1,把灯浮上的马鞍链用卸扣与锚链相连接,再在锚链以下 3—4 米处用制链器 2 轧牢。
4.3在将到达抛设地点时,把灯浮吊离甲板(用一根白棕绳扎住灯架由人力拉牢,防止吊离甲板时浮标摇晃)放入水中,解下绳子, 甲板面安排 1 名人员拿碰垫,注意不让浮身与船相撞,到达预定位置时,敲掉沉石的制链器 0。
4.4沉石下水后,待后半段锚链成直线时,敲掉制链器 1,待上半段锚链再成直线时,敲掉轧往灯浮锚链 3—4 米处的制链器 2,工作船离开,投放完成,经GPS 定位确认后设置完成。
5维护
5.1负责沿海航标维护的单位,应当建立沿海航标维护质量保证体系,健全、落实沿海航标维护管理制度,加强对沿海航标的维护, 保证其处于正常使用状态。
5.2配布沿海航标,应当选用符合国家标准的航标设备,并配备足够的备用航标设备。
5.3任何单位和个人发现沿海航标发生位移、漂失或者效能失常, 应当及时向沿海航标管理机构报告。
5.4船舶、设施所有人或者使用人以及沿海航标维护单位,发现沿海出现沉没物、漂浮物、搁浅物,应当及时向沿海航标管理机构报告。
结语:海上风电作为现阶段新兴的能源产业,在合理有效的开发利用海上资源,可以有效减少陆上土地的使用,且风能资源丰富,发电量、电能质量都优于陆上风电。但海上作业环境不稳定,海况复杂,在施工场址内合理的配布航标是保证船舶、施工安全的有效方式。当然,未来海上风电各项技术还需不断探索,在探索中发展海上风电,更多的为实现“碳中和碳达峰”做出贡献。
参考文献
1、邓达纮,陆军.浅析海上风电施工与运维装备[J].机电工程技术,2019,48(8):45-47.
2、兴勇,周双全,马延功,刘艳华,骆志勇.桑河二级水电站施工总进度管控[J].云南水力发电,2018,34(1):105-108.
3、李东伟,周子东.基于PCA-SVM方法的海上风电机组安装费用模型[J].水利水电工程造价,2020,0(1):13-17.
关键词:海上风电 航标
1航标设计前准备
航标的设计需结合场址涉海面积,风机外围包络海域面积,海水的深度范围,风电场施工内容,气象,水文,工程地质情况,通航环境以及航标等现状进行实地考察和综合研判。
2施工期航标配布
2.1航标配布原则
2.1.1浮动标志应根据通航水域交通流量和风险程度确定浮动助航标志的配布。
2.1.2配布的助航标志应示意清晰、作用明确、特征显著、易于识别。
2.1.3以简明的方式,标示施工作业区范围等。
2.2航标配布依据
为了确保海上风电项目施工期安全,警示过往船舶,避免过往船舶与其碰撞,根据《中国海区水上助航标志》(GB4696-2016)等规范的相关要求及现场实际通航环境,根据施工安全作业区的范围边界,在风电场的施工工区范围边界线上设置灯浮标示本工程施工区域范围,设标位置距离风机 500m 以上的安全距离,各相邻航标相距最大约 2 海里。
2.3航标性质与灯质
浮标采用海上作业专用标志,顶标为黄色“X”形;
根据现目前一般浮标采用闪光节奏为莫尔斯信号“O”,黄色,周期为 12秒,灯光射程不小于 3 海里。航标灯配置遥测遥控设备。实际的情况结合当地海事部门的规定。
2.4注意事项
为保证航标在损坏后能及时更换,航标的备品数量为在用数量的 50%。
3航标配布的技术条件
3.1浮标
根据实际场址情况,浮筒吃水必须与浮筒所在位置水深相应,浮标配置望板和航标灯,航标灯采用太阳能供电。标体颜色一般为黄色,顶标为黄色 X 型。标体上喷涂“海上作业”标志图形。浮标的形状和尺寸必須满足规范:
浮标应满足规范《浮标通用技术条件》JT/T 760-2009,钢质浮标所用钢板的厚度和质量不应低于 GB712 规定的船体用结构钢的质量要求,对于浮体,在成形时不应损伤钢板的金属结构;制成浮体前, 钢板应无锤击痕迹、裂缝、气孔、凹陷和任何缺陷。成形后的浮体表明应平整,最大不平整度应小于 6mm。浮标所有外露的金属边应圆滑过渡,其边缘的曲率半径不小于 3mm。浮体的焊接所用焊条等焊接材料应符合GB/T5117 的规定,焊缝的质量应符合GB/T985.1 的规定,浮标涂装用油漆应符合GB/T6745 和GB/T6748 的规定,浮体直径的偏差为浮体直径±1%。
3.2航标灯
海上风电场址离岸较远,所以灯浮标安装一体化 LED 航标灯,射程 4 海里,灯质为海上作业灯质,航标灯灯质应符合 GB 4696、GB 5863、IALA 推荐灯质的规定, 灯光的红、绿、黄、白色应符合GB 12708 的规定,闪光周期误差应不超过规定值的±2%。航标灯在公布光强范围内其水平配光均匀度应不小于 85%,中心焦点圆周菲涅尔透镜航标灯的 50%峰值光强处的垂直发散角≥8°。为保障灯浮正常运行,灯浮安装 2 个LED 灯器。2 个航标灯通过连接线路控制,分为主、副灯,主灯工作优先,主灯器坏时(灯器不亮或不旋转)自动切换至副灯器工作,半小时后自动切换回主灯工作,若主灯恢复正常,主灯工作,否则再自动切换到副灯工作至天亮(切换回主灯一次)。
航标灯应配置遥测遥控系统,可实时掌握航标灯工作状态,及时排找出故障航标灯,使得航线上的船舶安全系数大大提高。
3.3锚链系统
浮标用锚链尺度和材质配置应符合交通部 2005 年 5 月 26 日发布, 2005 年 9 月 1 日正式实施的中华人民共和国交通行业标准(JT/T100-2005)《浮标锚链》有关要求。由于潮汐、风浪、水流等因素影响,灯浮标锚链的长度总要比水深大几倍。以沉锤为中心,灯浮标的最大活动半径称为最大回旋半径或者回旋误差。在一般风平浪静的情况下,灯浮标锚链总是部分卧在海底,此时灯浮标的回旋半径较小,当风大浪急时,全部锚链基本不着海底,此时为最大回旋半径。
浮标最大的回旋半径(值守圆半径):
公式中:rm—最大旋回半径(m);L—锚链长度(m);H—水深(m)(水深定义为最大水深,包括在一具体地点最高潮位和最大波高 1/2 的之和的深度)。灯浮位置误差在回旋半径范围内,是允许的,也是不可避免的。回旋误差的大小取决于锚链的长度,而灯浮标的稳性性在很大程度上决定于锚链的长度。锚链配置长度与水深基本是成正比的。
4施工抛设
4.1用一根直径 5 毫米,长 60—80 米的细钢缆盘成数圈(在实际工作中,也可不使用细钢缆操作,直接用粗钢缆套出灯浮),放在甲板一边,其一端用卸扣与直径24.5 毫米的长60-80 米的钢缆相接, 另一端在绞缆机的滚筒上。
4.2如果选定在左(右)舷抛设,将沉石吊放在左(右)舷甲板导链孔附近,并用卸扣与锚链相连接,在距沉石 2—3 米处的锚链设一制链器 0,将沉石吊到船外档,沉石就控制在制链器上,同时在大于当地水深一倍的锚链上要设制链器 1,把灯浮上的马鞍链用卸扣与锚链相连接,再在锚链以下 3—4 米处用制链器 2 轧牢。
4.3在将到达抛设地点时,把灯浮吊离甲板(用一根白棕绳扎住灯架由人力拉牢,防止吊离甲板时浮标摇晃)放入水中,解下绳子, 甲板面安排 1 名人员拿碰垫,注意不让浮身与船相撞,到达预定位置时,敲掉沉石的制链器 0。
4.4沉石下水后,待后半段锚链成直线时,敲掉制链器 1,待上半段锚链再成直线时,敲掉轧往灯浮锚链 3—4 米处的制链器 2,工作船离开,投放完成,经GPS 定位确认后设置完成。
5维护
5.1负责沿海航标维护的单位,应当建立沿海航标维护质量保证体系,健全、落实沿海航标维护管理制度,加强对沿海航标的维护, 保证其处于正常使用状态。
5.2配布沿海航标,应当选用符合国家标准的航标设备,并配备足够的备用航标设备。
5.3任何单位和个人发现沿海航标发生位移、漂失或者效能失常, 应当及时向沿海航标管理机构报告。
5.4船舶、设施所有人或者使用人以及沿海航标维护单位,发现沿海出现沉没物、漂浮物、搁浅物,应当及时向沿海航标管理机构报告。
结语:海上风电作为现阶段新兴的能源产业,在合理有效的开发利用海上资源,可以有效减少陆上土地的使用,且风能资源丰富,发电量、电能质量都优于陆上风电。但海上作业环境不稳定,海况复杂,在施工场址内合理的配布航标是保证船舶、施工安全的有效方式。当然,未来海上风电各项技术还需不断探索,在探索中发展海上风电,更多的为实现“碳中和碳达峰”做出贡献。
参考文献
1、邓达纮,陆军.浅析海上风电施工与运维装备[J].机电工程技术,2019,48(8):45-47.
2、兴勇,周双全,马延功,刘艳华,骆志勇.桑河二级水电站施工总进度管控[J].云南水力发电,2018,34(1):105-108.
3、李东伟,周子东.基于PCA-SVM方法的海上风电机组安装费用模型[J].水利水电工程造价,2020,0(1):13-17.