5年前的“半潜浮式风机基础设计”留给我最宝贵海工经验

一、任何给下游专业挖坑的方案都不是好方案

2012~2015年我有幸参与了6MW机组半潜浮式风机的基础设计，这个项目是我第二个半潜平台主尺度优化项目，也是我第一个且是目前唯一一个半潜浮式风机基础设计项目。

熟悉我的朋友应该知道我没事喜欢拿这个项目吹牛，把这个设计方案冠以“目前国内设计深度最深的浮式风机基础”，其实这句话本质上同”东半球最好用的手机“一样，是句废话。虽然有这么个方案，但其中不足还有很多，尤其是近几年接触过风电行业以后，更是感觉这个方案还存在着很多的不足以及需要深入完善的地方。

五年前尚不具备现在所能实现的空气动力-水动力耦合分析手段，当时我们做设计还是以传统的海洋工程浮式平台的设计流程、方法来推进设计工作。

总体设计方案在2012年已经做出来，我的任务是在此方案基础上进行优化减重。在Sizing阶段，这个平台是个半潜，需要满足指定的运动性能要求、稳性要求、建造要求、安装要求等。

总的原则是：

• 1.平台升沉固有周期大于20s；

• 2.平台升沉消灭周期大于17s；

• 3.平台升沉波频小峰小于0.4；

• 4.拖航吃水满足目标建造场地拖航吃水要求；

• 5.稳性满足拖航和在位完整/破舱要求；

• 6.结构设计要求以及其他。

最终做出的方案就是下边这个，三立柱底部切角 垂荡板的方案。由于我是第一次做半潜风机基础，总体上这个方案做的偏保守。设计吃水18.5m，听说经过水池模型试验吃水减2m也能满足要求，这显现出整体设计经验还是有很大不足。

在方案初步确定以后公司做floater结构设计的大拿对这个方案比较挠头，他对这个方案的看法是：我设计的方案有一些地方考虑了结构专业的需要，但绝大多数内容对结构专业不友好，造成的后果是平台的整体刚度分配不均匀，结构设计有挑战。其他方面的问题还有切角立柱由于质量偏心的存在造成实际建造有困难。平台立柱有转角，pontoon和立柱的对接存在挑战。pontoon太扁，不利于刚度分配。主尺度对于girder和stiffner的分配不利等等。

直到今天我还能不假思索的回忆起他的所有意见，我想这就是真正的专业人士所能够给出的真正的专业意见。在这样的专家辅佐下，一个设计合理，有利于建造安装的可行方案才能在螺旋式的设计中被最终确定。

虽然这个方案总体性能是好的，甚至性能是过剩的，但对于结构专业不友好，给结构专业挖了很多坑。

任何一个给下游专业挖坑的方案都不是一个好的方案。

直白的说，一个平台概念设计不应该由初入行的新人来做。这对设计人员是个风险，对项目的执行更是个风险。当然，这样的机会基本上是千载难逢的，能做还是要尽心尽力的做，这种项目对于设计人员的能力提高非常有益。

好在当年做结构的同事给力，二话不说自己玩了Scantling和Global Strength。你能看到本文，特此向你表示感谢。

二、当年搞不定和欠考虑的东西

我们的设计是概念设计，一些内容做到基本设计深度，但总体上是个概念设计。按照一般工程设计阶段划分，这个阶段需要做的内容主要包括：稳性校核、系泊系统强度校核、运动性能分析、整体结构尺度规划、整体强度分析、初步的安装方案等。系泊系统疲劳、整体结构疲劳、一些局部结构的加强和整体优化可以放到基本设计中来做，所以疲劳分析我们是没做的。

坦率的说，我们当时内部研究过结构疲劳问题，也计划做一下，但面临很多困难，其中最主要问题的是如何考虑风机载荷对局部疲劳的贡献。当时计划采用线性叠加的方式来做，这可能也是当年最容易实现的一种分析手段，但初步评估以后认为连接位置的结构已经足够强，在这个阶段做疲劳分析似乎是个锦上添花的东西，没什么太大必要做。系泊系统采用传统的链缆链，风机载荷完全解耦，我认为系泊系统是足够保守的，腐蚀裕量足够，做疲劳分析也没有太大意义。

现在我认为这些观点基本上可以全部推翻。

浮式风机基础的结构疲劳和系泊系统的疲劳分析是值得在概念设计阶段下大力气搞定的内容，如果不做，后患无穷。

至于这些东西怎么做，如何考虑空气动力-水动力的耦合作用，我想这么多年过去了，技术发展日新月异，现在一定有能够妥善解决这些问题的技术手段。

其他方面包括具体安装方案及可行性，平台运维方案和安全措施这些都没考虑。现在看来这些东西也是在概念设计阶段应该予以关注的内容。

三、给后来者的一些建议

不谈浮式风机技术在欧洲的发展趋势，单说国内。三峡的样机项目早已开始研发，工信部的样机项目也在推进，最近听说龙字头的能源巨头也要搞样机。这是个非常好的现象，这说明这个行业在积极探索以后的发展方向。

作为一个细分专业的技术人员，有一些浅薄的见解想就此机会同后来者交流一番。

1、科研允许失败，但工程项目不允许

发展浮式风电的合适水深相比各位比我更了解。中国是个典型的大陆架国家，大陆架延伸范围广，近岸水深变化小。一个合适水深的预留机位对于浮式风机方案的成败至关重要。另外，该做的设计工作必须要做扎实，该解决、该暴露的问题也不能留给建造和安装阶段来解决。

2、浮体设计是细分专业中技术要求最高的，不可儿戏

浮体设计（不是浮体分析）是海洋工程细分专业里面技术水平要求最高的。一个能做方案的人必须具有过硬的浮体专业背景和结构专业背景。懂方案设计、懂安装、懂结构尺度规划也必须有相当的全局意识。最终方案的确定不是你死我活的斗争而是相互妥协共同追求同一目标的合作过程。做设计和做计算分析是两码事，不可儿戏。

3、不想玩小样机的话，就多在设计阶段投入资源

在国内的大环境下，想要找有设计经验的专业公司来做浮式基础设计的可能性很小。基于这种现状，在设计阶段多投入资源，把设计方、船级社、海事保险、建造方、安装方等尽可能得都拉进来，把能够在设计阶段解决的问题尽量多的解决，这可能是低效而又最现实有效的解决方式。可以考虑请第三方乃至第四方、第五方来做独立验证（对于高风险的浮式项目，这很正常），这对于整个方案的发展和优化将是非常有利的。

个人观点，仅供参考。

（完）