新能源風電工程項目建設吊裝技術要點分析

國家電投集團山西可再生能源有限公司 郭 耀

新能源風電工程建設是推動我國綠色經(jīng)濟發(fā)展的重要路徑，實現(xiàn)了清潔性能源的全面覆蓋與應用，主要借助相關設備將風能轉(zhuǎn)化為機械能，最后轉(zhuǎn)換為電力能源，應用到日常生活與社會生產(chǎn)中。目前來看，我國風力發(fā)電的應用范圍越來越廣，新能源風電工程項目面積逐漸擴大并且搭配了各類智能化監(jiān)控系統(tǒng)，能夠最大化利用自然資源，提高電力能源生產(chǎn)效率，切實降低傳統(tǒng)煤炭發(fā)電對自然環(huán)境的破壞。

由此可見，新能源風電工程具有符合環(huán)境保護、低能耗理念，實現(xiàn)了清潔與可再生能源利用，對環(huán)境的污染幾乎為零，并且仍然具有較大的發(fā)展?jié)摿Α２贿^新能源風電工程項目建設、維護管理成本較高，在基礎上也處在探索階段，部分封建技術未達到預期要求，為了打破瓶頸未來應加強風電工程項目建設與研究，這樣才能實現(xiàn)跨越式的進步發(fā)展。

1 某縣20萬kW風電新能源工程機組結(jié)構(gòu)與吊裝特點和難點

機組結(jié)構(gòu)。為了保證風電工程吊裝施工質(zhì)量，需要提前明確機組結(jié)構(gòu)，方便施工過程中進行優(yōu)化調(diào)整，目前來看機組主要由葉輪、發(fā)電機、機艙以及塔架等多個部分造成，不同組件的安裝要求存在差異，施工過程中應嚴格按照技術規(guī)范進行作業(yè)。某縣20萬kW風電新能源項目主要為直驅(qū)式風電機組，其中每個組件都具有不可替代的作用，包括能量轉(zhuǎn)化、承載負荷等，需要借助各個組件的優(yōu)勢才能實現(xiàn)風力發(fā)電的目標。吊裝施工作業(yè)安全風險系數(shù)大，施工前必須展開全面評估，對各個組件的安裝進行設計，從而滿足吊裝施工效率與質(zhì)量要求。

吊裝特點與難點。風電機組吊裝施工具有專業(yè)性特點，每個施工環(huán)節(jié)都具有極強的專業(yè)要求，并且施工過程中要以民生、環(huán)保為目標，這也是風電工程項目建設的主要目的，加快清潔型能源的使用，解決傳統(tǒng)發(fā)電生產(chǎn)中存在的弊端。另外，風電機組吊裝屬于高空作業(yè)，本身具有明顯的安全風險，施工過程中必須做好安全管理工作，嚴格按照要求進行施工作業(yè)，注意結(jié)合地理環(huán)境與氣候條件。比如，面對較大的風力時，應準備好應對措施，或停止施工保證人員生命安全，同時對體積較大的設備進行固定，從而順利完成吊裝施工[1]。

2 新能源風電工程項目建設的吊裝要求與原理

吊裝施工要求。新能源風電工程吊裝施工應做好全面規(guī)劃設計，減少施工中的盲目性，并且要準確把握施工要點，減少操作中的失誤，以此來保障施工效率和質(zhì)量。某縣20萬kW風電新能源項目吊裝施工具有明確的標準要求，比如根據(jù)設定塔架高度、吊裝設備類型，優(yōu)化調(diào)整施工方案，比如葉輪的吊裝高度，應控制在1.4m以上，整體施工效果與當?shù)氐娘L力分布存在直接聯(lián)系，所以應結(jié)合氣候條件選擇施工設備，提前制定針對性強的施工方案。另外，加強施工中的客觀因素分析，如地理條件、設備參數(shù)性能等，每個施工環(huán)節(jié)都要進行驗收，如風機基礎混凝土，應具備試壓塊強度報告，有監(jiān)理與業(yè)主驗收簽字后進行實際安裝。

吊裝施工原理。吊裝施工時將不同的部件進行組合安裝，從而發(fā)揮出風電設備的功能性，工作人員必須按照設計好的施工方案，選擇吊裝施工設備，包括起重機構(gòu)、防護裝置等，確保各部件能夠順利完成組裝施工。因此，吊裝施工原理就是利用起重設備，將塔架、機艙、發(fā)電機以及葉輪等部件進行連接，起吊到預期設定好的高度，利用連接裝置將一系列部件進行固定處理，從而完成大體系部件安裝施工，為實現(xiàn)風力發(fā)電打下扎實基礎。

3 某縣20萬kW風電新能源項目建設的吊裝施工策略

3.1 吊裝設備的選擇與評估

3.1.1 大型履帶式起重機輔以小型汽車起重機

在吊裝施工前，應做好吊裝設備的選擇與評估，從以往的風電項目中不難看出，吊裝作業(yè)以起重施工為主，不僅會進行高空作業(yè)，同時還會面對諸多安全風險，所以要針對性選擇起重設備，避免受到外部因素影響造成安全隱患，威脅施工人員的生命安全。因此，某縣20萬kW風電新能源項目在施工前會計算評估吊裝負荷，這也是開展吊裝施工的前提，并且深入現(xiàn)場了解道路坡度、寬度，風電設備組件重量、尺寸高度等[2]。

比如，大型履帶式起重機適用于塔架、機艙以及葉輪等大型組件的吊裝施工，具有較強的起重能力，受場地限制較小，支持帶載行走能夠充分滿足風機葉輪和機艙的對接施工，是現(xiàn)代風電工程中的首選吊裝設備，不過應搭配小型汽車起重機輔助施工，這是因為現(xiàn)場可能存在道路狹窄、環(huán)境惡劣的條件，為了避免延長工期、增加成本，使用小型汽車啟動機保證作業(yè)的連貫性。目前來看，大型履帶式起重機的缺陷在于抗風性能差，在遇到大風天氣時需要停止作業(yè)，加上購置、維護成本高，大大降低了該吊裝方案的經(jīng)濟性。

3.1.2 大型汽車起重機輔以小型汽車起重機

某縣20萬kW風電新能源項目中的吊裝施工較為復雜，并且對質(zhì)量有著嚴格要求，必須滿足不同組件的安裝需求，包括葉片、機艙以及葉輪的安裝位置，必須利用起重設備反復調(diào)整，按照要求進行施工。相比之下大型汽車起重設備更為靈活，具有明顯的機動性，在場地平整、堅實的環(huán)境下更容易發(fā)揮出性能，起吊過程中會將支腳落地，所以無法進行負載行駛，這也是汽車起重機設備的主要限制。大型汽車起重機包含很多類型，如輕型汽車起重設備、重型汽車起重設備等，起重量從5～50t，還有部分超重型汽車起重設備，起重量要超過50t。應根據(jù)吊裝組件的重量進行選擇，發(fā)揮出起重設備的優(yōu)勢，避免施工中出現(xiàn)超載的情況。

3.1.3 大型輪胎起重機輔以小型汽車起重機

大型輪胎起重機也是適用于某縣20萬kW風電新能源項目吊裝施工的起重設備，相比其他起重機穩(wěn)定性更高，并且對路面具有較強的適應性，所以不會受到施工現(xiàn)場地面條件影響，相比汽車型起重設備優(yōu)勢較為明顯，而機動靈活的特點同樣優(yōu)于履帶式起重設備，施工過程中支持靈活轉(zhuǎn)場移動。另外，在本項目部分施工現(xiàn)場道路狹窄的條件下，輪胎式起重機會更加便捷，因此會作為優(yōu)選方案。目前，我國風電工程項目中1.5MW機組風機施工，便多次采用5000kN以上的大型輪胎式起重設備，并搭配了500kN的小型起重設備完成吊裝作業(yè)。不過吊裝施工中同樣需要支架落地，無法進行負載行走，在面對存在特殊要求的吊裝施工項目時，往往會出現(xiàn)明顯的局限性。

3.2 吊裝作業(yè)流程與要點

某縣20萬kW風電新能源項目吊裝施工流程繁雜，涉及多個不同設備組件，并且施工過程中的標準要求存在差異，比如塔架、機艙、葉輪三大部件的吊裝施工，需要提前進行設計，明確具體的吊裝施工方案。目前吊裝作業(yè)流程主要為：吊裝準備→支架→電抗器、電控柜→塔架→機艙→發(fā)電機→葉輪。但是施工過程中會結(jié)合環(huán)境等因素進行調(diào)整，所以要保證設計方案的可操作性，滿足各個基礎設備的吊裝施工需求，例如主吊設備的機械起重臂，應正對發(fā)電機、機艙等部件與輪轂間連接法蘭，為后續(xù)吊裝葉輪提供施工便利，在不需要調(diào)整起吊設備、機艙方向的條件下，也能順利完成安裝施工。

施工過程中應注意做好安全管理與控制，比如加強吊裝半徑、設備的測量，確保滿足各項要求，尤其是吊裝設備的選擇、地基、工位檢查，確保符合安全施工規(guī)范，必要的情況下可進行測試操作，缺位設備等環(huán)節(jié)沒有異常問題即可進行正式的吊裝施工。施工過程中做好監(jiān)督管理，應安排專業(yè)人員進行指揮事故，嚴格按照設計好的施工方案進行作業(yè)，切實降低安全事故的發(fā)生概率。

3.3 塔架吊裝施工

塔架作為整個風電設備的基礎部分，施工過程中要減少隨意性和盲目性，應認真嚴謹對待施工作業(yè)，提前加強現(xiàn)場環(huán)境因素控制，比如測量風速為施工提供參考，同時配備專業(yè)化的設備，合理判斷施工現(xiàn)場的氣候條件，在風速符合施工要求的情況下完成作業(yè)，充分保障施工人員的生命安全。吊裝施工過程中，需要同步操作主吊車和副吊車，將塔架吊起到預定高度，而主吊車應保持上升勢頭，等待高度符合要求后上升副吊車，以塔架底部距離地面1.5m為標準停止副吊車上升，利用副吊車的吊車臂進行固定，并將副吊車脫鉤，最后將塔筒升到基礎環(huán)上方。

施工過程中需要注意塔架的運輸，卸載時應靠近吊裝場地邊緣位置，并按照順序依次卸車，減少塔架表面的磕碰、污染，并對塔架進行相應的防護處理，盡量避免造成塔架兩端變形等問題影響施工質(zhì)量。在塔架對接施工完成后，用準備好的螺栓進行固定，先完成和基礎環(huán)的預緊，所有螺栓安裝完成即可進行緊固操作，注意檢查塔架的安全穩(wěn)定性是否符合標準要求。

3.4 機艙吊裝施工

機艙吊裝施工中應提前固定好纜風繩，可以將其固定在機艙設備底部位置的兩點，這樣才能確保吊裝施工平穩(wěn)，機場主軸位置對準塔架法蘭。在下降機艙時，吊車必須具備負載量，一般來說負載量要高于50%，保證機艙能夠準確落位，同時拆除纜風繩即可，并用電動扳手將機艙與塔架之間的螺栓連接緊固，從而完成機艙吊裝施工，保證符合安裝要求。

3.5 發(fā)電機吊裝施工

吊裝操作中應及時翻轉(zhuǎn)發(fā)電機組件，首先將吊具組裝完成，并把吊環(huán)與發(fā)電機輪廓吊環(huán)連接，連接過程中保持鏈條緊繃，隨后使用吊耳取下吊環(huán)，注意吊裝過程中避免滑落造成安全問題。起吊過程中發(fā)電機吊耳中心與地面距離為2m，從而滿足發(fā)電機的翻轉(zhuǎn)空間需求。

要控制好與機艙等部件的對接，主要采用螺栓進行固定，將其準確放置在機艙法蘭對接孔位置，固定過程中可以利用鏈式起重機隨時調(diào)整，以便提高固定效果，同時方便進行連接固定操作。如果對接孔的位置存在角度誤差現(xiàn)象，應利用手動泵調(diào)節(jié)，避免過大的角度偏差影響連接效果。其次，螺栓插入對接孔后安裝墊圈、擰緊螺母，需要注意起重機應保持100%的負載，在螺栓緊固數(shù)量大于40的條件下，逐漸降低起重機負載，并松開手動葫蘆，將環(huán)形鋼絲吊繩索、發(fā)電機接線片連接在吊索上，最后對吊具進行拆除。

3.6 葉輪吊裝施工

葉輪吊裝施工同樣要做好質(zhì)量控制，嚴格按照技術規(guī)范進行操作：首先完成葉輪組裝施工，葉片與輪轂組件必須借助特殊的部件進行支撐，這是為了提高輪轂與葉輪的穩(wěn)定性，把準備好的輪轂進行固定，可以通過裝配架固定輪轂，同時利用螺栓緊固，并將手動換葉器與換葉器連接，注意調(diào)整好換擋軸承內(nèi)齒圈位置，施工過程中做好標記。在輪轂與第一刀片連接操作中，必須控制好葉片根部與葉片距離，大多數(shù)情況下應維持在50cm的標準，擰緊每個螺母，再安裝剩下的兩個刀片。

其次葉輪吊裝施工，施工人員無法對葉輪進行直接操作，所以會在葉片上放一個葉鞘，并朝上方偏移不斷優(yōu)化調(diào)整位置。另外，將電纜風扇與護套連接，葉輪起吊時保證葉片末端主要朝下，從而降低對吊裝施工效果的負面影響，施工過程中應嚴格把控各個吊裝要點，切實保證施工效率和質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，新能源風電工程項目建設對我國社會經(jīng)濟發(fā)展有著重要影響，在能源日漸短缺的背景下，風電工程切實解決了能源利用率、環(huán)境污染問題，不過風電工程項目建設過程相對復雜，一方面風電工程項目規(guī)模大、組件分散，另一方面需要進行吊裝施工。為了保證新能源風電工程項目順利開展，必須加強高空作業(yè)的安全管理，同時選擇正確的吊裝技術，準確把握各個吊裝要點。比如，塔架吊裝、機艙吊裝以及葉輪吊裝等，選擇適當?shù)牡跹b設備，在保證施工效率的同時，維護好施工人員的生命安全，推動我國新能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)綠色經(jīng)濟戰(zhàn)略目標。