7月8日上午11时15分,由三峡集团投资的迄今为止世界最大、亚洲首座海上换流站——三峡如东海上换流站,在振华重工所属南通振华重装码头前沿正式发运。这标志着历经16多个月的陆地建造,三峡能源、中广核新能源与振华重工联手打造的海上换流站,为我国进入深远海风电开发领域提供了坚实的装备技术支撑。
三峡如东海上换流站负责汇聚附近三个风电场(H6、H8、H10)共1100兆瓦的电能,并将其转换为损耗更低的直流电后,通过海缆输送至陆上。它是国内首个正负400千伏柔性直流输电海上风电项目,直流海缆输电距离约100公里,属目前国内电压等级最高、输送距离最长的直流输电海缆,主要电气设备均采用国产品牌。项目整体投产后,可提供约136万户家庭年用电量,有效助力“3060”双碳目标。
定制方案为建造赋能
三峡如东海上换流站工程包含基础桩、导管架及上部模块三大部分,振华重工负责全部建造任务。其中,换流站上部模块长89米、宽84米、高约44米、重2.2万吨,平面面积为7476平方米,近乎标准足球场,高度约同于15层居民楼,重量接近7—8个升压站总和。“海上换流站是海上风电直流输送的关键核心装备,目前在全国尚无建造经验,属于全国首次建造。”振华重工海上换流站项目总经理李瑞祥表示。
该项目为短周期项目。为按期推进项目,振华重工建设团队提前谋划,多次联合业主方探讨建造方案,最终摒弃常规性一层一层搭载的盖楼房式施工策略,创新性提出“模块搭载、分层搭建”的施工方案,即首层搭载完,二三层先进行小合拢,然后再集中拼装。
“通过模块间的合理划分及组合,不仅可实现双线施工、低空作业,效率也极大提升,保障了模块搭载的高效性、完整性和经济性。”振华重工海上换流站项目执行经理李树清介绍,该方案优势显著,但要达到理想效益,则离不开细致周密的施工部署,“这就好比是玩魔方。如果哪一步走错了,很可能就会颠覆原有计划,造成更大麻烦。”
2020年2月21日,项目正式开工。每层模块需要经过数控切割、预制件制作、片体制作、舱壁安装、分段预舾装、分段涂装等工序。项目团队通过引入BIM等技术,实现了施工管理和控制的信息化、集成化、可视化和智能化,有效推进项目,并于2020年7月28日正式迎来上部结构外场搭载,比原计划提前了4天。
模块“套装”精简施工
海上换流站内设2处3层阀厅,每一处阀厅总高度约为22.5米。如果把换流站比作是面包房,那阀厅就是面包师,主要负责将各种粗加工食材(三个深海风电场共1100兆瓦的电能)通过深层处理,转换成精美可食用的面包(损耗更低的直流电),交给顾客(约136万户家庭年用电量)。
负责“深层处理”工作的便是一系列高精密设备——换流阀,这些设备必须长期处于恒温恒湿环境中。“比起外场搭载,阀厅内部精装的难度更大,对安全施工管理要求也更高。”项目安全主管徐晶晶说。若想具备恒温恒湿条件,必须在四壁安装消音、隔热专用膜,这必将涉及到大量施工脚手架的搭建工作。
早在项目建设初期,项目团队就多次针对脚手架搭建问题展开会议研讨。按照往常思路,在高达20多米的空间四壁施工,落地满堂式脚手架搭建方案最常采用。这种方案就是从地面开始固定脚手架,不断向上延至高空。但由于阀厅里要陆续搬运大量高精密设备,如果采用这种方式,则必须等墙面精装、脚手架拆除等工作完成后,设备方能进场,不仅耽误工期,且成本花费很高。
经过技术专家的研究论证,项目团队最终敲定“模块化”脚手架搭建方案,即高空作业时采用悬挑脚手和倒挂脚手搭设方式。“也就是分段模块在车间建造阶段或搭载吊装前,便进行无平台区域和设备舱顶区域的悬挑脚手架搭设工作,实现脚手搭设分段模块化。”项目副经理季秋兵解释,该方案实现了阀厅内部精装与高精密设备进场安置同步化,有效节约了工期和成本。
“百米红毯”助力滑移上船
海上换流站在南通振华重装码头后场总装,距码头前沿约213.7米,上船后还需再继续滑移106.5米。总重(含甲板支撑框架DSF)近2.8万吨的“庞然大物”要如何跨越三百多米距离成功登船?
经过前期的科学计算和周密谋划,振华重工海服集团项目团队为换流站定制“百米红毯”——5条滑轨,拆除总装胎架后,利用液压锚机的牵引和钢丝的接力,助力换流站“走”到码头前沿指定位置,实现顺利登船。“接到项目后,我们压力巨大。”振华重工海服研究院海工运输安装设计部经理李辉坦言,项目团队必须要在短时间内设计出DSF及总装运输一体化方案,并解决滑移过程中可能出现的一系列难题,如牵引能力、滑移过程纠偏、码头承载、船舶承载、船态监控、船舶调载、货物上船后运输船系泊防风等。
6月17日,经过合理规划和缜密部署,项目团队顺利完成换流站撤墩任务,标志着滑移“战役”正式打响。时间紧、任务重,振华重工组成强有力的设计和指挥团队,采用信息化手段,全程监控滑移装船过程中轨道应力变化。
“3、2、1!成了!”在全员努力下,最终历时17天,三峡如东海上换流站顺利滑移上船。
三峡如东海上换流站运抵海上风电施工区域后,将开启下一阶段的现场安装等施工作业,届时振华重工海服集团将采用国内首创的重型设备高位浮托安装法,在海上进行毫米级精准对接,实现万吨载荷的平稳转移。