DAVI iRoll eXtreme 控制系統:離岸基座建造的新標準

基座是任何離岸風電場的主要元素之一,而座落在像海洋這樣充滿動態且極具強度的環境中,基座地成本通常佔了設備總成本的四分之一以上。

基座必須支撐起風力渦輪機,吸收所有施力和負荷,並提供安全穩定的基礎:根據技術和經濟的需求(如海床深度和製造複雜性)不同的設計會被選用如下圖。

選擇正確的基座類別,會對任何離岸風電專案的經濟和技術面向產生重大影響。
一般來講,基座係由連接在一起並滾捲成罐狀和圓錐體的大型鋼板所構成,這些工件會被組裝在所謂的「發展」線上,並被銲接成更大的結構。

就單樁型基座而言,此類結構的長度可達 120 米,總重可達 3500 噸。板材厚度通常超過 140毫米,且直徑越來越大(達 13 – 15 米),在此情形下,對於發展成總長度所需的圓周焊接量必須儘量減少,導致必須選擇體積越來越大的板材(寬度高達 4.5 米, 每件板材重量通常超過 150 噸)。

相反地,O&G 衍生的基座(如三腳架型和套管型)由厚(最大 120 毫米)且小徑(1.3-2.5 米)的圓柱形罐材所組成,將它們連接在一起,以形成更為複雜的結構。

從事此類重型離岸基座建築的廠商將需要面對並克服製造方面的三大挑戰:

1. 由於單樁的圓錐和圓柱部分的直徑較大,所以成型直徑與板厚之間的比率 (D/T) 會增加。D/T 值高會導致工件不穩定,如果管控不當,便會產生不良變形,從而降低整體滾捲的準確度。
2. 角度達 14° 的大直徑圓錐部分:通常用於在單樁底部和頂部之間過渡結構(其中直徑漸異),由此產生的圓錐發展會嚴重不平衡於一側,且在 13 米直徑下,側面和縱向的佔地面積通常會分別超過 16米和 40米。
3. 極低的 D/T 值和嚴格的真圓度公差:由於 D/T 比極低(成形為小直徑的厚板),再加上下游組裝過程有非常嚴格的真圓度公差,使得套管結構件(如支撐腳、斜撐和樁體)的製造特別具有挑戰性。

憑藉著不斷被開發與更新的專用重型進料和處理設備 Davi,輔以其全新的頂級控制系統 iRoll eXtreme ,市場獲得全新的獨家功能。採用 DAVI 的製造商將獲得最先進的軟硬體,從而在快速變化的動態產業環境中保持競爭力,並應對每年需要製造更多富有挑戰性工件的需求。

舉例來說,工人將能透過互動式生產前 3D 模擬功能,以對整條滾製線動作序列進行檢討,預防潛在問題(配件與工件之間的碰撞、配件作業範圍等)。這對於產線複雜的離岸基座組件尤其重要,例如大直徑單樁。

此外,完整的生產線自動化(機台和配件),加上與自我學習式人工智慧所驅動的程式設計相結合後,即使板材龐大且沉重,也能實現可重複的循環,從而儘量減少閒置時間,以及不必要且成本高昂的零件重工。

由於石油和天然氣所衍生的基座(套管型、三腳架型等)具有 D/T 比例非常低的特性,罐狀體的成形尤其「困難」,通常需要滾製多道才能達到最終直徑(多道過程)。使用傳統製造設備時,熟練的工人需要完全仰賴經驗來確定所需的道次,從而獲得最終形狀。

有了 iRoll eXtreme 高階程式設計功能(多道程式設計)和強化輔助手動模式(多道輔助),工人將能夠倚賴該軟體。

此外,由於公差非常嚴格,罐狀體通常必須重新滾製,才能改善到最終形狀。一旦圓柱體成形並對其邊緣加以焊接,滾捲工件必須放回機台裡面,由機台將其旋轉並施力以提高真圓度。為了正確執行追加作業,必須首先將板材滾製成蘋果形狀,以便重新進行滾製過程如下圖。

傳統上,熟練的作業員需使用「反覆試誤」的方法才能得到正確的蘋果形狀。如同前述的多道作業,iRoll eXtreme 能在最終使用者所指定的公差範圍內(透過 ASME 公差遵從系統)以自動或半自動的方式產生蘋果形狀,大幅提高了可實現的自動化程度。

資料來源:OffshoreWIND.biz,10/06/2021