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欧洲引领振动锤翻桩沉桩风电单桩
2022-05-16    by : Ronald Ijntema
  • 欧洲引领振动锤翻桩沉桩风电单桩

Dieseko 集团是PVE和ICE这两个世界领先振动锤品牌的控股公司。Dieseko 集团积极向全球基础建筑行业销售和租赁高品质的振动锤。在中国,ICE上海分公司积极为众多海上风电行业的知名公司提供ICE品牌设备的销售、租赁和服务业务。


快速增长的全球海上风电市场给基础施工公司带来了新的挑战。风力发电机组的单机容量每年都在增长,支持这些风力涡轮机的单桩尺寸也随之增长,因此打桩需要更多的能量,传统的冲击锤会产生严重的水下噪音以及桩体的金属疲劳。此外,桩直径增长需要更大的替打将冲击锤的冲击能量从替打中心分布到单桩的外径。


在欧洲,几乎每个国家都有自己发展可再生能源的雄心。在法国,能源公司EDF指定了两个海上风场为可再生能源发展做出贡献。其中一个位置被称为Courseulles sur Mer海上风电场。该风电场位于卡尔瓦多斯地区海岸线外约16公里处,装机容量为450兆瓦,配备西门子Gamesa涡轮机。


Saipem Courseulles-sur-Mer offshore wind farm

上图的蓝色标注的就是Courseulle sur Mer风电场所在的区域。


单桩


该项目将在水深22 - 31米的海床上安装64根桩底直径7.5米、桩顶直径5.5米的单桩。单桩总长度达到60米,重量950吨。


该项目将在水深22 - 31米的海床上安装64根桩底直径7.5米、桩顶直径5.5米的单桩。单桩总长度达到60米,重量950吨


将这个项目的单桩沉入海底有两个困难的挑战。

 

首先,海底多岩石,很难将桩打到最终的穿透深度。其次,将这些单桩锤击至穿透深度所产生的水下噪音能量将导致附近海洋生物的灾难性损失。因此,当地渔民反对安装风力涡轮机,担心收入会受到严重损失。

为了最大限度地减少对海洋生物的影响,需要全新的方法来沉入单桩,而不是传统的冲击锤击。


Saipem是该项目中标的安装公司,该公司首先在海床上钻入一个大直径的孔,然后用致密砂和砾石充填。


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当所有64个孔都钻好并填满,Saipem将使用超大振动锤安装单桩,该振动锤能够沉入这种尺寸的大型单桩。


在该项目筹备的数年间,由Dieseko集团工程师和项目经理组成的海上团队与DEME、Saipem、Van Oord、Jan de Nul和Heerema等欧洲知名海上安装公司进行了多次会谈。


所有这些公司都提到了在海上安装单桩时需要关注的几个重要点:

1)    甲板空间: 振动锤利用甲板空间的效率越高,船上留给单桩的空间就越多,这意味着施工船只的移动量会减少;

2)    易操作: 操作简便:驱动单桩所需的设备越少越好;

3)    可靠性: 设备必须可靠工作,停机时间是生产损失,也是金钱损失;

4)    避免溜桩: 特别是在海床表层为砂土的位置,存在整桩丢失(溜桩)的风险,必须避免。


针对客户重点关注的这四个主要方面,Dieseko在设计时便充分考虑了这些问题,下文将进一步介绍。

1) 甲板空间:

为了节省甲板空间,Dieseko研发了堆叠液压软管和软管卷轴等设备。通过将这些设备堆放在甲板上,可以节省大量的甲板空间。此外,Dieseko还研发了将起重和振动锤两种功能的整合,目的是消除额外的辅助起重机。


2) 易操作:

基于500NF 型海上振动锤的应用经验,Dieseko为振动锤设计了一套翻桩系统,通过液压装置旋转振动锤,在单桩位于甲板水平位置时,通过夹具夹紧单桩。使用悬吊振动锤的吊机一次性将振动锤和单桩吊起,将单桩处于垂直海底位置。然后用振动锤进行驱动。


3) 可靠性:

一旦进入海上,设备必须在需要时工作,可靠性尤为关键。因此Dieseko集团为振动锤选用全球一流品牌的部件,例如所有的液压部件使用博世力士乐。随着振动锤的使用,Dieseko还派出了4名注册海上工程师和一个备用集装箱,以便在安装期间更换部件。通过远程监控设备、动力站、软管卷轴和振动锤的所有关键部件并进行测量,对任何以保持振动锤处于良好状态的预防性维护,提供数据进行分析。


4) 溜桩:

在软土条件下,当使用冲击锤时,可能会发生溜桩,桩在软土中消失,是非常严重的损失。使用振动锤可以避免这种情况发生,因为振动锤夹住单桩的顶部(带或不带法兰),防止桩在打入承载力较低的土层时跑掉。这不仅可以防止单桩的损失,还可以避免生产效率的损失。


Dieseko的设计基于250和500NF振动锤的成熟技术,这些振动锤在全球范围内多次成功地在海上施工,也包括中国。


这些振动锤以其高性能和可靠性而闻名。


500NF 液压振动锤

500NF 在海上


通过计算,法国Courseulles sur Mer项目所需的离心力为2000 kgm,这意味着同时需要4台500NF振动锤。


Dieseko设计了一个大型支撑框架,框架顶部有4个500NF振动体,框架下方有16个液压夹具,可以向内和向外滑动,以适应桩直径的大小。



该项目将在水深22 - 31米的海床上安装64根桩底直径7.5米、桩顶直径5.5米的单桩。单桩总长度达到60米,重量950吨。


 整个装置悬挂在一个倒置的框架中,其中安装了弹性体(以隔离起重机的振动)。


 完整的振动锤被称为 2000M巨人锤,可以扩展到 3000M巨人锤(两个额外的500NF振动体和两个额外的动力包和软管卷轴),用于更大尺寸的单桩。此外,巨人振动锤适用于顶部直径达8米的单桩安装,这种桩已经应用在14兆瓦风机中。


2021年7月,Saipem从Dieseko Group订购了这款巨人振动锤。媒体上有很多文章报道了这个订单(https://www.offshorewind.biz/2021/12/10/saipem-books-giant-hammer-for-french-offshore-wind-project/)


Dieseko首席执行官(Dirk Smulders)说:“我们从早期阶段就参与了这个项目,并与Saipem合作,以便为法国Eolien Maritime风场的开发商提供最佳解决方案。”


“鉴于振动技术在海上风电安装应用中的优势,我们看到业主、安装承包商和环境组织对其产生了很大兴趣。该项目符合我们提供创新和可持续解决方案的战略。Dieseko希望为能源转型做出贡献并加速其发展。向Saipem提供这种巨大的振动锤是实现这一任务的下一步,并显示了对这种基础方法的信心。”


水下降噪:


为了尽量减少对海洋生物的负面影响,噪音应大大低于冲击锤的适用范围,目前使用气泡幕来减弱冲击锤冲击单桩时产生的一小部分噪音峰值。

 

一家专门从事噪声计算和预测的外部专家公司为Dieseko Group进行了详细的研究。对GIANT 2000振动锤进行了模拟,其驱动频率为23.3 Hz,离心力幅值为42994 kN。计算了钻进深度为12米、23米和35米的情况。


主要结论:


与冲击锤相比,Dieseko GIANT 2000M的平均降噪幅度为15.4 dBA,被认为是非常显著的。


未来:


随着风力涡轮机越来越大,单桩也越来越大。Dieseko公司的GIANT振动锤解决方案,驱动力可达1500 - 3000kgm,顶部直径可达8.5米。通过集成的翻转系统,GIANT振动锤可以水平夹紧单桩,提升并将其打入海床。

ICE有许多锤在中国沿海安装风力涡轮机基础,锤型包括500NF、250NF、200M和170NF,用户包括华电重工、中铁大桥局、中交三航局、华西海工、南通海洋水建、上海通晟,广州打捞局,上海打捞局等。今天就联系我们,看看哪个大小的锤最适合您的需求!我们可以打桩分析预测报告来支持您,以确保您做出最经济的选择。








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