今年《政府工作報(bào)告》提出，積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和。加快建設(shè)“沙戈荒”新能源基地，發(fā)展海上風(fēng)電，統(tǒng)籌就地消納和外送通道建設(shè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模已連續(xù)4年穩(wěn)居全球首位。最新數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)已構(gòu)建起具有國(guó)際頂尖水平的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系，對(duì)全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)巨大。

作為公司首批現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈“鏈長(zhǎng)”建設(shè)單位，中交三航局自1998年開(kāi)始先后承建了東海大橋海上風(fēng)電、浙江岱山4號(hào)和普陀6號(hào)海上風(fēng)電、廣東陽(yáng)西沙扒、江蘇如東等70多個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目，累計(jì)風(fēng)場(chǎng)容量超2800萬(wàn)千瓦，完成近2500臺(tái)風(fēng)機(jī)安裝，海上風(fēng)電施工市場(chǎng)占有率長(zhǎng)期穩(wěn)居中國(guó)第一。

從“標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行者”成為“規(guī)則編寫(xiě)者”，中交集團(tuán)構(gòu)建了覆蓋海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈的原創(chuàng)技術(shù)策源地：海上風(fēng)電桶式基礎(chǔ)安裝工藝創(chuàng)新突破、深遠(yuǎn)海風(fēng)電一體化施工臻于成熟、漂浮式風(fēng)電技術(shù)研發(fā)實(shí)現(xiàn)重大跨越、覆蓋全流程的智慧化管理系統(tǒng)研發(fā)成功……中交集團(tuán)海上風(fēng)電施工技術(shù)不僅為我國(guó)新能源高質(zhì)量發(fā)展注入動(dòng)力，更將自主創(chuàng)新的“中交方案”推向全球，為全球能源變革作出中交貢獻(xiàn)。

深遠(yuǎn)海的“沉貫”方案

南海的洋面泛著霧藍(lán)，54號(hào)風(fēng)機(jī)機(jī)位下，2050噸重的導(dǎo)管架緩緩下降，海水泛起浪花，像信號(hào)一般傳遞到平臺(tái)之上——水下每一毫米變化，都牽動(dòng)著所有人的神經(jīng)。2024年10月，中交三航局大唐海南儋州海上風(fēng)電項(xiàng)目經(jīng)理李嶸站在操作臺(tái)前，眼睛緊盯著屏幕上的數(shù)值曲線，絲毫不敢放松。這是三航局吸力桶沉貫系統(tǒng)的首次深遠(yuǎn)海實(shí)戰(zhàn)。

伴隨著導(dǎo)管架精準(zhǔn)貼底、穩(wěn)穩(wěn)落位，起重船上爆發(fā)出陣陣歡呼。李嶸難掩心中興奮：“作為中交集團(tuán)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈‘鏈長(zhǎng)’單位，三航局依托儋州項(xiàng)目，終于完成吸力桶沉貫成套系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用。”

儋州西北海域地質(zhì)復(fù)雜，巖面高差突變大，地勘資料不能完全覆蓋，沉貫稍有偏差便可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。三航局施工總承包的一場(chǎng)址二標(biāo)段，需在這一區(qū)域完成16座導(dǎo)管架基礎(chǔ)施工，每座都必須在海床上完成精準(zhǔn)定位，且全流程無(wú)法依賴(lài)進(jìn)口設(shè)備水下作業(yè)。為此，團(tuán)隊(duì)自主研制了一整套吸力桶沉貫裝備及智能控制系統(tǒng)，并選擇54號(hào)機(jī)位打響首戰(zhàn)，在深遠(yuǎn)海復(fù)雜地質(zhì)下實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)方案的首次實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。

首秀并沒(méi)留“熱身”時(shí)間，設(shè)備剛落海，技術(shù)團(tuán)隊(duì)就迎頭撞上比實(shí)驗(yàn)更加嚴(yán)峻的真實(shí)海況。“系統(tǒng)雖設(shè)計(jì)了四角高程反饋和姿態(tài)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯，可以實(shí)時(shí)反饋沉貫姿態(tài)變換，但沉貫初期姿態(tài)反饋連續(xù)波動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)情況仍像在鼓包沙地上‘放桌子’，剛壓住一角，另一角又翹起來(lái)，始終無(wú)法找平。”李嶸回憶說(shuō)。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)當(dāng)機(jī)立斷，緊急調(diào)用底部剖面數(shù)據(jù)，重算調(diào)平參數(shù)與聯(lián)動(dòng)節(jié)奏。壓差控制被細(xì)化到0.01兆帕，每次泵組響應(yīng)都由3人聯(lián)動(dòng)復(fù)核。導(dǎo)管架貼底前最后1分鐘，全場(chǎng)屏息，只看屏幕上那串姿態(tài)數(shù)值緩慢歸穩(wěn)，誤差最終鎖在千分之一級(jí)別，才敢發(fā)出“結(jié)束調(diào)平”的指令。

調(diào)平剛結(jié)束，平臺(tái)正準(zhǔn)備切換到桶頂作業(yè)，海面卻突然轉(zhuǎn)風(fēng)向，浪頭一陣高過(guò)一陣，水下“作業(yè)窗口”說(shuō)關(guān)就關(guān)。“潛水員沒(méi)法下去，原本靠人工關(guān)閉的閥門(mén)一下子成了懸著的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。設(shè)備仍處在負(fù)壓吸附狀態(tài)，不能久拖，否則有抽浮風(fēng)險(xiǎn)。”李嶸說(shuō)。

面對(duì)驟變的海況，控制室內(nèi)卻無(wú)人慌亂。這個(gè)畫(huà)面，團(tuán)隊(duì)在最早的推演方案時(shí)便早有預(yù)設(shè)，針對(duì)極端天氣無(wú)法介入的情況，設(shè)下了另一條備選路徑——斷泵脫附，全程遠(yuǎn)控。操作員快速切換指令，10秒內(nèi)完成泵組停機(jī)、壓差釋放，結(jié)構(gòu)始終保持紋絲不動(dòng)。

還有另一條“保險(xiǎn)絲”始終牽著整場(chǎng)作業(yè)的神經(jīng)，那是連接設(shè)備與平臺(tái)的臍帶纜，長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米，承載信號(hào)、電源與數(shù)據(jù)，它在風(fēng)浪中持續(xù)受力，是系統(tǒng)中最不能出錯(cuò)的一環(huán)。為此，團(tuán)隊(duì)同步研發(fā)了滑槽導(dǎo)向、浮筒減震等裝置，有效解決了纜線易纏繞、易損壞的問(wèn)題。經(jīng)流體模擬優(yōu)化，纜線可在復(fù)雜海況中實(shí)現(xiàn)“線隨波動(dòng)，弧不出界”，保障整套系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。“就像在大風(fēng)天晾放衣繩，不光得拉得穩(wěn)，還得收得順。”李嶸介紹。

沉貫首秀，不只是一次操作的成功，更是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制邏輯、海況響應(yīng)能力的全面落地，中交三航局至此成為國(guó)內(nèi)首家完成深遠(yuǎn)海風(fēng)電基礎(chǔ)全流程自主沉貫施工的總承包單位。李嶸望著海面，眼神堅(jiān)定道：“這是屬于中國(guó)自己的沉貫方案。”

為水下沉樁安裝智慧“大腦”

“監(jiān)控系統(tǒng)反饋管樁平面位置誤差小于10毫米，垂直度為1.2‰，可以沉樁！”初夏的南海海域碧波萬(wàn)頃，起重船上的一陣歡呼劃破寂靜的海空。2023年5月，由三航局自主研發(fā)生產(chǎn)的智慧“大腦”——水下智能定位架施工工藝首次操作鋼管樁在水下“扎穩(wěn)腳跟”，完成了完美首秀。

中交三航局承建的中廣核惠州港口二海上風(fēng)電場(chǎng)是粵港澳大灣區(qū)首個(gè)平價(jià)海上風(fēng)電項(xiàng)目，距離陸地最近約25公里，是全國(guó)范圍內(nèi)海況最為復(fù)雜、水深最深的風(fēng)場(chǎng)之一。面對(duì)業(yè)主當(dāng)年開(kāi)工、當(dāng)年并網(wǎng)的要求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)頓感壓力巨大。

導(dǎo)管架基礎(chǔ)的精確安裝是風(fēng)電施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)工藝采用輔助樁式坐底穩(wěn)樁平臺(tái)，借由輔助樁進(jìn)行限位和固定，但僅插拔輔助樁便需要消耗大量作業(yè)時(shí)間。而隨著近年來(lái)我國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目不斷向深遠(yuǎn)海域發(fā)展，穩(wěn)樁平臺(tái)尺寸越來(lái)越大，對(duì)施工船舶的配置要求也就越來(lái)越高。

“不能一直被動(dòng)受限于水底深度，要從根本上破題！”早在兩年前，三航局六公司風(fēng)電技術(shù)團(tuán)隊(duì)就提出了“水下沉樁數(shù)智化”的研究方向。技術(shù)中心風(fēng)電研發(fā)室副主任嚴(yán)孝鋒帶領(lǐng)風(fēng)電技術(shù)團(tuán)隊(duì)踏上了查資料、數(shù)據(jù)的攻堅(jiān)之路，可由于國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例可循，設(shè)計(jì)過(guò)程只能是從實(shí)踐中摸索。

無(wú)人機(jī)可以通過(guò)遙控器進(jìn)行空中拍攝，并實(shí)時(shí)傳回水下情況。課題推進(jìn)會(huì)上，技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)充分比對(duì)數(shù)據(jù)，提出遙控操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)沉樁功能的設(shè)想。通過(guò)可行性分析，技術(shù)團(tuán)隊(duì)最終選擇將穩(wěn)樁平臺(tái)沒(méi)過(guò)水下，操作臺(tái)設(shè)置在母船上，引入中控、監(jiān)控、信號(hào)多個(gè)系統(tǒng)同步運(yùn)行。“現(xiàn)場(chǎng)施工人員通過(guò)監(jiān)視器前線觀測(cè)，根據(jù)中控系統(tǒng)接收到的水下情況進(jìn)行有針對(duì)性的操作，從而精準(zhǔn)控制沉樁的位置、垂直度和高程。好比平臺(tái)有了‘大腦’。”嚴(yán)孝鋒解釋說(shuō)。

然而，海上沉樁工藝在中廣核惠州港口二海上風(fēng)電場(chǎng)投入試驗(yàn)，過(guò)程卻并非想象中的順利。“斗尾生產(chǎn)基地前沿海域海床面極不平整，大部分區(qū)域海床面傾斜度超10度，相較于常規(guī)風(fēng)場(chǎng)僅1度的傾斜度，對(duì)平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平功能是場(chǎng)巨大考驗(yàn)。”嚴(yán)孝鋒說(shuō)。

幾經(jīng)斟酌和測(cè)算，團(tuán)隊(duì)將目光集中到一處海床面傾斜度約2度的水域。正式下水前，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化調(diào)平順序，預(yù)設(shè)油缸行程，并為平臺(tái)配置了4個(gè)網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)的防沉板，充分保障平臺(tái)的坐底穩(wěn)定性，又在防沉板上設(shè)置了減壓孔，減弱海床面的吸附作用，以便能夠輕松起吊。下水前夕，嚴(yán)孝鋒帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)咨詢專(zhuān)家助陣，多次推演液壓數(shù)據(jù)，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行再升級(jí)，保證鋼管樁鄰近海床面水下沉樁定位、垂直度、標(biāo)高、各個(gè)樁的相對(duì)位置控制精度。

伴著初夏海風(fēng)，穩(wěn)樁平臺(tái)扎根海中，水下智能定位架的正式投入使用，帶領(lǐng)外海域風(fēng)電施工進(jìn)入了快車(chē)道。水下智能定位架實(shí)現(xiàn)了在極限工況下的水下自動(dòng)調(diào)平，該工藝涉及的“一種水下沉樁定位架的液壓控制系統(tǒng)”“一種四樁導(dǎo)管架的基礎(chǔ)鋼管樁水下沉樁的監(jiān)控系統(tǒng)”均已獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)。

107米葉片空中“翻筋斗”

黃昏時(shí)分，浙江象山海域涂茨海上風(fēng)電項(xiàng)目的施工海面，遠(yuǎn)處的天際與海水融為一體。在眾人的注視下，107米超長(zhǎng)葉片完成了180度的轉(zhuǎn)體，如同優(yōu)美的舞者，完美對(duì)接在輪轂上。

中交三航局象山涂茨海上風(fēng)電項(xiàng)目的主要施工內(nèi)容包括38臺(tái)單機(jī)容量8兆瓦的風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)建設(shè)和設(shè)備安裝。這是國(guó)內(nèi)首次在海上風(fēng)電項(xiàng)目中采用107米超長(zhǎng)葉片，安裝工藝也面臨著前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)。

根據(jù)項(xiàng)目施工海域的海況，運(yùn)輸船上“平躺”的葉片端口朝外，葉尖朝內(nèi)。葉片端口要實(shí)現(xiàn)與機(jī)艙的精準(zhǔn)對(duì)接，必須將其進(jìn)行180度調(diào)轉(zhuǎn)。按照傳統(tǒng)方案，需要調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)輸船完成葉片的方向調(diào)整。“這種方法耗時(shí)至少4小時(shí)，而項(xiàng)目所在海域常年受強(qiáng)臺(tái)風(fēng)侵襲，安裝作業(yè)的‘黃金窗口期’極為短暫，時(shí)間上不允許。”項(xiàng)目副經(jīng)理陳輝說(shuō)。

施工策劃會(huì)上，陳輝提出了一個(gè)大膽的設(shè)想：讓夾具成為“葉片”在空中調(diào)轉(zhuǎn)的一個(gè)支點(diǎn)，再給葉片兩端纏上纜風(fēng)繩，順時(shí)針牽引葉片完成旋轉(zhuǎn)。“讓葉片像翻筋斗一樣轉(zhuǎn)個(gè)身。”他比喻道。

然而，在100多米的高空調(diào)轉(zhuǎn)葉片，還需考慮葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、吊高、風(fēng)荷載、轉(zhuǎn)向纜風(fēng)繩受力情況等諸多因素。項(xiàng)目經(jīng)理尹劍鋒立刻聯(lián)系了三航局技術(shù)中心，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)驗(yàn)算，認(rèn)為方案可行。

考慮到葉片在高空強(qiáng)風(fēng)擾動(dòng)下，會(huì)不停擺動(dòng)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)參考高空大樓的減震器原理，設(shè)計(jì)出一臺(tái)小型的液壓絞車(chē)。“我們用4根繩子鉤住葉片，讓絞車(chē)吸收吊裝重物的晃動(dòng)能量，根據(jù)設(shè)定好的參數(shù)，自動(dòng)調(diào)整平衡，使葉片的擺幅降下來(lái)。”尹劍鋒解釋道，“在液壓絞車(chē)收放繩過(guò)程中，從一個(gè)液壓絞車(chē)中排出的液壓油與流入至另一個(gè)液壓絞車(chē)的液壓油基本一致，幾乎不需要液壓泵提供額外的油以維持一定的收繩壓力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本也低。”

方案實(shí)施當(dāng)日，3支纖長(zhǎng)的葉片緩緩靠泊。施工人員將4根纜風(fēng)繩分別緊緊系于葉片根部和葉尖上，再用夾具緊緊固定在葉片中端。起重機(jī)將夾具和葉片提升至130米高空，團(tuán)隊(duì)通過(guò)智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，小心翼翼地控制著力量和角度，以每20秒旋轉(zhuǎn)1度的速度順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)，讓葉片在空中完美地翻了一個(gè)“筋斗”，施工現(xiàn)場(chǎng)響起熱烈的掌聲。

銀月如鉤，海面閃爍著點(diǎn)點(diǎn)粼光。一座座巨大的白色風(fēng)機(jī)，流光溢彩，為遠(yuǎn)處的萬(wàn)家燈火帶來(lái)綠色希望。