杨强;孔祥训
【摘 要】鸭式技术是目前世界上效率最高的波浪能技术,以广州中船龙穴造船有限公司与中科院广州能源研究所联合设计建造的100 kW鸭式波浪能发电装置为研究对象,介绍该装置的主要建造要点,分析施工中的主要技术.
【期刊名称】《船海工程》
【年(卷),期】2013(042)005
【总页数】3页(P112-114)
【关键词】鸭式;发电装置;建造要点
【作 者】杨强;孔祥训
【作者单位】广州中船龙穴造船有限公司,广州511462;广州中船龙穴造船有限公司,广州511462
【正文语种】中 文
【中图分类】U665
海洋波浪能为典型的清洁无污染可再生能源，其能流密度大、分布范围广、易于大规模利用，因此受到众多沿海国家的重视。[1-2]“100 kW鸭式波浪能发电装置”是一种新型海洋波浪能发电装置，该装置的建造属国内首次，其投放和维修成本低，对于快速、安全和高效地开发、利用海洋波浪能具有十分重大的现实意义。海上试验工作平台和与大陆相距遥远的西沙、南沙的驻军岛屿对电力的需求紧迫，因此研究和开发适合我国浪况的海洋波浪能装置，对于弥补沿海电力不足、解决海岛和海上装备的电力供应问题具有重要的现实意义。
1 鸭式波浪能发电装置原理
鸭体部分受波浪驱动进行上下摆动，鸭体运动的同时驱动内部液压系统做功，由液压系统驱动内部附带的发电机进行发电作业，将波浪能转化为液压能，最后转变成电能。两级转换效率在同类装置中比较高，总效率达50%以上。原理见图1。
图1 波浪能发电装置工作原理
2 总体的建造方案
上海商学院图书馆
根据装置的结构特点以及建造精度要求，建造时将该装置结构(见图2)划分为三大部分并行建造(主轴部分、鸭体部分、水下支撑部分)，然后再将三大部分进行总组，其中主轴、鸭体部分先组装(以鸭筒胎架为基面组装)，最后以基地浮箱为底总组，同时完成内部系统的安装预调试项目。其总组流程为以水下平台为基底→吊装两侧浮箱下半部分(内部需涂装完)→吊装鸭体和主轴组装部件(鸭体内部及主轴外表面需涂装完毕)→吊装两侧浮箱上半部分(内部需涂装完毕)→阻尼板安装(阻尼板浮箱密闭空间需涂装完毕)→内部管路液压系统开始安装→吊装方管及阻尼箱的散件→整体打砂涂装。图2 鸭式发电装置组成
由于该装置的结构重量近300 t，因此总组场地需要有相应的起重设备，在实际建造时把总组场地放在有350 t起重能力的吊机场地进行制作。
2.1 主轴部分的建造要点
主轴为直径6.05 m，长度12 m的圆通结构，主轴两端安装有滚轮，内部分为8个分隔舱室，每个舱室都要具有独立调整压载的功能，整个主轴在运转过程中受力情况较为恶劣，受影响的有海浪的冲击力，鸭体部分的挤压力，液压导柱的阻力等，同时作为整个发电装置的“定子”，主轴的结构强度和精度要求都是较高的。因此主要建造的要点如下(见图3)。
图3 主轴主视图
永暑礁1)按图3所示沿主轴偏移100 mm位置将主轴分上下两部分，上下两部分分别在模板胎架上建造(上半部分按图3以横壁板分四部分建造)；其中①包含平台板。
2)图示图框内含平台板部分以平台板为底配合模板胎架制作。
3)②与①，②与③外板对接缝需与横壁板错开至少100 mm。
4)吊装顺序按图3的顺序吊装结构，待主轴内部设备(包括液压钢和液压导柱)安装到位后方可吊装、定位①。
5)整体完工后安装轴轮。
2.2 鸭体部分的建造要点
鸭体部分外板结构都是薄板，板厚4～6 mm之间，整体结构都是以装配焊接为主(见图4)。
图4 鸭体剖视图
薄板由于其板厚特点，容易焊穿及变形较大，因此选择工艺的范围较小，工艺参数的选择也非常严格，还需要考虑到如何减少变形。主要建造的要点如下。
1)同样采取胎架模板制作，鸭体部分的下半部分制作完毕吊装主轴定位，定位后方可吊装鸭体上半部分(模板制作同主轴建造方案，但模板上需增加纵向结构的安装线)。
2)鸭体部分板厚都在4～6 mm之间，基本上都带有复杂线形，为了既保证质量又提高效率，主要选择CO2气体保护焊，焊丝选用实心焊丝，直径1.2 mm。
3)接焊坡口要求4 mm不开坡口，但需要装配间隙保证在2～4 mm以内；5～6 mm需要开设坡口，装配间隙为1～3 mm，双面进行焊接，焊接参数选择在90～110 A以内，在保证熔透的情况下减小变形。
4)角焊缝要求焊接时进行间断焊接，减少连续焊接引起的变形的增大；严格按照设计要求的焊脚尺寸进行，不允许随意增大焊脚。
5)制作模板胎架，薄板拼装时固定在模板胎架上，以确保变形量最小。
2.3 水下支撑部分的建造要点
奥肯定律水下支撑部分有底部平台、两侧浮箱、两侧阻尼板。主要以平直结构为主，主要的作用是作为发电装置承载平台，调整整个装置平衡稳性。装置结构较为简单，建造过程主要注意几点。
1)底部平台。以平台顶板为底拼板焊接、划线、安装结构、翻身扣平台底板片体、焊接。
2)两侧浮箱。分上下两部分建造，分别以浮箱侧板为底建造。
美国总统辩论3)阻尼板建造方案。以纵壁为底建造，吊装平台组件、浮箱组件(其中浮箱部分采用外部结构保型建造)及其他散装件。
水下支撑结构分布了大量的小封闭舱室，空间狭小紧凑，每一个舱室体对密性的要求都比
较高，集中焊接时的焊接变形控制要求高，因此焊接作业要求参照鸭体制作部分严格执行。
3 涂装要求及涂层保护
钻头尺寸规格100 kW鸭式发电装置的涂层保护要求是5年，该装置大部分板厚都是4～8 mm之间，由于海水的腐蚀性很强，该装置有多个封闭舱室，每个舱室都作为独立的小压载舱进行整体压载调整，涂层保护工作的质量直接决定了该装置的连续使用寿命。
影响涂层质量的主要因素有施工环境、表面处理方式以及施工过程的现场监控。该装置建造过程中有专人负责组织实施现场施工环境的5S工作，并由专职的安全员负责监督，验收合格后才能进行表面二次除锈工作。
该装置对钢板表面可溶性盐有限制，使得涂装工序和工艺相对之前有所改变。根据对涂装前钢材表面可溶性盐的测量情况来看，可溶性盐含量均超过标准的要求。因此，该装置在钢材预处理和二次除锈前钢材表面的淡水清洗必不可少，清洗工序的设置和工艺制定，也增加了预处理和分段的抽水和干燥程序除锈工作。
另外从下料、小合拢、中合拢到大合拢分阶段实行跟踪结构处理和检查，避免了除锈后才进行大量的结构处理工作，减少对涂装周期和劳动力的耗费造成的影响。根据工艺要求，涂装采用表面打磨和冲砂的处理方式(表面处理等级需达到Sa2.5)，经报油漆商代表确认合格后，才开始涂油漆，且三度油漆都要对油漆商进行报验。
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