山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝安全技術(shù)研究

鄭言

【關(guān)鍵詞】山地風(fēng)電場(chǎng);風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;安裝安全技術(shù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM614 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）10-0064-03

0 引言

隨著我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的不斷發(fā)展，全國(guó)眾多地區(qū)不斷加大了風(fēng)電建設(shè)力度，在這過(guò)程中引發(fā)了一系列風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝安全事故。近年來(lái)，隨著平原地區(qū)風(fēng)資源開(kāi)發(fā)逐漸趨于飽和，人們逐漸將關(guān)注度轉(zhuǎn)移至山地風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)，然而在山地風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)中，施工環(huán)境惡劣，加之道路坡度偏大、吊裝平臺(tái)窄小，增大了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝難度和風(fēng)險(xiǎn)?；诖耍┕て髽I(yè)在開(kāi)展風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝過(guò)程中，應(yīng)有效地分辨安裝過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)環(huán)境、人員、設(shè)備等影響因素進(jìn)行全面分析，采用可靠的技術(shù)措施，促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝安全、有序進(jìn)行。

1 風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目施工概述

作為能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，風(fēng)力風(fēng)電項(xiàng)目施工具有以下特征：一是極易受外部環(huán)境影響。風(fēng)力風(fēng)電項(xiàng)目施工對(duì)外部自然環(huán)境因素有較為嚴(yán)格的要求。我國(guó)擁有豐富風(fēng)力資源的地區(qū)主要有東部及東南部沿海地區(qū)、北部及西北部草原地區(qū)等。因而，風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目主要在這些地區(qū)建設(shè)施工。這些風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目施工會(huì)遭受外部環(huán)境因素的影響，比如在沿海地區(qū)，風(fēng)力風(fēng)電項(xiàng)目施工會(huì)受到潮汐的干擾。此外，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝施工主要采用線到點(diǎn)的作業(yè)方式，這種作業(yè)方式容易受多種因素干擾，進(jìn)而影響安裝施工的有序進(jìn)行。二是受風(fēng)電設(shè)備自身影響。現(xiàn)階段，大容量風(fēng)電機(jī)組是行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以1.5～2.0 MW機(jī)型為主流產(chǎn)品。這一類(lèi)型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不論是重量還是體積都十分龐大，加之隨著單機(jī)容量的不斷增大，風(fēng)力發(fā)電塔筒也越來(lái)越高，同時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的體積、重量及葉輪直徑也不斷增大，這必然會(huì)進(jìn)一步加大風(fēng)機(jī)的運(yùn)輸、安裝難度，必須借助更大的運(yùn)輸車(chē)和起吊設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸、安裝。三是受地形施工位置影響。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝過(guò)程中受地形影響較大，為防止風(fēng)機(jī)尾流相互影響，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間的間距離應(yīng)超過(guò)葉輪直徑的3倍，這使得風(fēng)電場(chǎng)需要占據(jù)極大的施工面積，一般可達(dá)到上百平方公里。施工面積大，在一定程度上會(huì)延長(zhǎng)施工周期。四是受氣候變化影響大。我國(guó)北方地區(qū)的春季、冬季由于積雪、風(fēng)力過(guò)大，會(huì)增大風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目施工難度，所以項(xiàng)目施工通常選擇在夏季、秋季進(jìn)行，理想的施工時(shí)間有限[1]。對(duì)于我國(guó)南方地區(qū)而言，夏季雷雨、臺(tái)風(fēng)天氣會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目施工產(chǎn)生極大的影響，但是相對(duì)北方地區(qū)，南方地區(qū)的有效施工時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。所以，在不同地區(qū)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目施工，施工時(shí)間的安排不盡相同。五是施工步驟繁雜。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝過(guò)程中，參與主體包括業(yè)主、施工方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方等，涉及多個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)對(duì)最終的施工效果造成不利影響。此外，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用獨(dú)立安裝形式，所以風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目需要反復(fù)轉(zhuǎn)移施工現(xiàn)場(chǎng)，施工人員在各風(fēng)機(jī)之間進(jìn)行反復(fù)穿梭，不斷重復(fù)施工步驟。

2 山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型

有別于平原地區(qū)，山地風(fēng)電場(chǎng)通常采用單一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型通常要考慮地形、氣候等因素，還要對(duì)各機(jī)位進(jìn)行細(xì)致的分析。

2.1 年平均風(fēng)速

山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型應(yīng)開(kāi)展差異化選型。山地風(fēng)電場(chǎng)地形通常較為復(fù)雜，地形起伏、走向不同都會(huì)對(duì)風(fēng)資源的分布帶來(lái)或多或少的影響。一般而言，相同地區(qū)的風(fēng)速與該地區(qū)山脊海拔高度呈正相關(guān)關(guān)系。所以，在對(duì)海拔相對(duì)高的山地風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速轉(zhuǎn)變選擇適用機(jī)組。換而言之，在相同山地的風(fēng)電場(chǎng)，如果所處海拔高度、風(fēng)速不一致，選擇機(jī)型的安全等級(jí)也應(yīng)當(dāng)不同。

2.2 湍流強(qiáng)度

湍流強(qiáng)度是用于評(píng)價(jià)相對(duì)于風(fēng)速平均值而起伏的湍流強(qiáng)度。結(jié)合常規(guī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求，一般在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類(lèi)型選擇過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)湍流強(qiáng)度。然而，風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際湍流強(qiáng)度會(huì)受到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行尾流的影響，使得風(fēng)電場(chǎng)湍流強(qiáng)度升高。此外，在一些地區(qū)受地形影響，風(fēng)電場(chǎng)湍流強(qiáng)度還會(huì)出現(xiàn)提高等級(jí)的情況。所以，在參考風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔采集數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)各區(qū)域?qū)嶋H湍流強(qiáng)度開(kāi)展風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型。

2.3 極端風(fēng)速

風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型通?？紤]50年一遇最大風(fēng)速，一般而言，風(fēng)電場(chǎng)50年一遇最大風(fēng)速按年平均風(fēng)速的5倍考慮，并基于此對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全等級(jí)進(jìn)行選擇[2]。需要注意的是，在風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合各機(jī)位實(shí)際風(fēng)速對(duì)風(fēng)電場(chǎng)各機(jī)位進(jìn)行分析后選型。

2.4 安裝位置選擇

山地風(fēng)電場(chǎng)所處地質(zhì)地形和方位比較特殊，為保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全、有序運(yùn)行，必須做好風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝位置選擇工作。對(duì)于山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝位置的選擇，可以從微觀安裝位置選擇、宏觀安裝位置選擇兩個(gè)方面著手，采用微觀安裝位置選擇時(shí)，首先應(yīng)開(kāi)展施工區(qū)域地理環(huán)境、氣候條件等因素的分析工作，由于山地風(fēng)電場(chǎng)具有一定的特殊性，因此在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)力資源、氣候條件因素尤為關(guān)鍵。海拔相對(duì)較高地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微觀安裝位置選擇流程如圖1所示。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際安裝過(guò)程中，應(yīng)考慮運(yùn)輸、安裝場(chǎng)地條件等因素，通過(guò)對(duì)上述因素的全面、系統(tǒng)考慮，確保各項(xiàng)因素和條件滿(mǎn)足風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目施工要求后，即可開(kāi)展風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝。采用宏觀安裝位置選擇時(shí)，同樣應(yīng)當(dāng)考慮風(fēng)電場(chǎng)的地理和方位因素，盡可能地確保地勢(shì)平整，使安裝場(chǎng)地滿(mǎn)足設(shè)備的承載力、穩(wěn)定性等要求，同時(shí)具備充足的安裝控件，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以安全、有序運(yùn)行[3]。

3 山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝安全技術(shù)管理

3.1 施工環(huán)境因素管理

在山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)提高對(duì)施工環(huán)境因素的重視程度，針對(duì)環(huán)境問(wèn)題制定有效的解決措施，進(jìn)而提升山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝效率。因?yàn)樯降仫L(fēng)電場(chǎng)所處地理位置相對(duì)偏僻，受地形影響，施工時(shí)可能會(huì)面臨一些危險(xiǎn)，施工難度較大。為此，在施工期間，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)車(chē)輛性能進(jìn)行檢測(cè)，保證施工期間車(chē)輛性能正常。倘若存在裝載機(jī)牽引車(chē)輛的情況，應(yīng)對(duì)牽引用的鋼絲繩安全系數(shù)予以檢測(cè)，提升施工安全性。與此同時(shí)，應(yīng)對(duì)施工使用的平板車(chē)、吊車(chē)等車(chē)輛行駛的道路進(jìn)行勘測(cè)，勘測(cè)內(nèi)容包括道路寬度、坡度等，保障行車(chē)安全[4]。此外，應(yīng)對(duì)吊裝平臺(tái)尺寸進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合平臺(tái)實(shí)際情況和各機(jī)位開(kāi)展獨(dú)立設(shè)計(jì)，對(duì)不符合安全條件的環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，落實(shí)安全交底工作。

3.2 施工人員安全管理實(shí)踐

隨著風(fēng)電行業(yè)迅猛發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝過(guò)程中，施工人員整體素質(zhì)參差不齊，有的施工人員缺乏必要的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)潛在的危險(xiǎn)源認(rèn)識(shí)不足，在施工實(shí)踐中極可能出現(xiàn)違規(guī)作業(yè)的情況，進(jìn)而引發(fā)安全事故。所以，施工單位應(yīng)做好對(duì)施工人員的安全管理工作[5]。一方面，應(yīng)對(duì)全體施工人員開(kāi)展危險(xiǎn)源辨識(shí)教育培訓(xùn)，結(jié)合山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際情況，在施工前對(duì)施工人員開(kāi)展教育培訓(xùn)，并進(jìn)行針對(duì)性的考核，讓施工人員明確風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝中可能存在的安全隱患，并掌握應(yīng)急方案，增強(qiáng)安全意識(shí)。此外，施工單位要對(duì)在考核中表現(xiàn)突出的施工人員給予相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)，并注重發(fā)揮其模范作用;對(duì)于反復(fù)考核成績(jī)不佳的施工人員應(yīng)進(jìn)行辭退處理。另一方面，要配備實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人員參與施工管理，以老帶新的形式開(kāi)展工作，有效指導(dǎo)新進(jìn)施工人員注意施工安全。

3.3 施工設(shè)備安全管理實(shí)踐

在山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝中，施工設(shè)備安全管理工作至關(guān)重要，如果施工設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，極有可能引發(fā)施工安全事故。為此，必須重視施工設(shè)備安全管理。首先，要做好吊車(chē)選型工作，由于山地風(fēng)電場(chǎng)吊裝平臺(tái)面積有限，因此要求履帶吊在空中拆裝吊臂，還要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際獨(dú)立設(shè)置作業(yè)平臺(tái)，加大了施工風(fēng)險(xiǎn)、難度，因而施工中應(yīng)盡可能選用汽車(chē)吊，保障施工安全、有序地進(jìn)行[6]。其次，施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)定開(kāi)展質(zhì)量檢測(cè)，只有滿(mǎn)足規(guī)定才能進(jìn)場(chǎng)，吊車(chē)進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)開(kāi)展試吊，保障吊車(chē)安全性能。此外，應(yīng)適時(shí)對(duì)施工設(shè)備開(kāi)展檢修與維護(hù)，保障施工設(shè)備性能正常。

3.4 施工規(guī)范安全管理實(shí)踐

由于在安裝山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時(shí)會(huì)受到一系列因素的影響，所以為更好地開(kāi)展安裝施工，需要嚴(yán)格按照山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝規(guī)范要求施工。一是在開(kāi)展安裝施工前，應(yīng)制訂全面且詳盡的專(zhuān)項(xiàng)方案，該方案必須上報(bào)相關(guān)部門(mén)經(jīng)審批后才能組織實(shí)施;專(zhuān)項(xiàng)方案經(jīng)審批后組織全體施工人員開(kāi)展安全技術(shù)交底工作，確保施工人員對(duì)方案的具體要求心中有數(shù);確保所有施工機(jī)械設(shè)備、材料、工具等完好無(wú)損，性能正常，各類(lèi)施工設(shè)備、運(yùn)輸車(chē)輛等嚴(yán)禁超負(fù)荷使用。重大部件安裝過(guò)程中，要預(yù)先設(shè)置施工作業(yè)范圍和進(jìn)行明確標(biāo)識(shí)，非施工人員嚴(yán)禁入內(nèi)。進(jìn)入安裝平臺(tái)的第一步是對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)環(huán)境、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝位置的周邊環(huán)境開(kāi)展檢測(cè)和參數(shù)復(fù)合，諸如基礎(chǔ)環(huán)境水平、周邊環(huán)境地質(zhì)發(fā)生的沉降狀況等，測(cè)量誤差控制在1 mm左右。二是在安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組前，應(yīng)對(duì)相關(guān)附件的具體數(shù)量進(jìn)行全面盤(pán)點(diǎn)，確保附件數(shù)量準(zhǔn)確無(wú)誤，防止因附件缺失造成安裝施工難以有序進(jìn)行。在安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時(shí)，應(yīng)考慮風(fēng)速因素，如果風(fēng)速約6 m/s時(shí)，應(yīng)增加拉扯纜風(fēng)繩的施工人員;如果風(fēng)速約10 m/s時(shí)，應(yīng)引入機(jī)艙、發(fā)電機(jī)等開(kāi)展施工;如果風(fēng)速超過(guò)10 m/s，則不適宜開(kāi)展風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝施工。三是在開(kāi)展機(jī)艙安裝過(guò)程中，結(jié)合主吊位置對(duì)機(jī)艙口朝向進(jìn)行確定，防止機(jī)艙口朝向影響葉輪安裝，還要做好電機(jī)對(duì)接仰角控制工作，使仰角呈85°左右。安裝前，應(yīng)調(diào)節(jié)好液壓油缸，使液壓油缸與發(fā)電機(jī)保持在水平狀態(tài)。

3.5 施工物料安全管理實(shí)踐

風(fēng)電設(shè)備通常為超長(zhǎng)、超寬、超重的部件，不僅場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸不便，場(chǎng)外運(yùn)輸也是影響工程項(xiàng)目順利進(jìn)行的一大因素。山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，考慮葉片因素，設(shè)立塔筒堆放場(chǎng)地，一方面要防范供貨、運(yùn)輸不連續(xù)的風(fēng)險(xiǎn);另一方面要確保場(chǎng)內(nèi)安裝施工連續(xù);在施工時(shí)，避免因設(shè)備運(yùn)輸周期長(zhǎng)導(dǎo)致設(shè)備難以按時(shí)到位而出現(xiàn)吊裝窩工。設(shè)備安裝過(guò)程中，由于吊裝平臺(tái)狹窄，風(fēng)機(jī)設(shè)備不便存放，分散的風(fēng)機(jī)機(jī)位、風(fēng)機(jī)點(diǎn)位偏長(zhǎng)，因此可以在風(fēng)機(jī)檢修支路段設(shè)置錯(cuò)車(chē)位，確保載重設(shè)備車(chē)輛與空車(chē)錯(cuò)車(chē)，提升安裝效率。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，我國(guó)山地風(fēng)電場(chǎng)所處地理方位相對(duì)偏僻，加之施工環(huán)境不盡如人意，所以做好施工控制工作至關(guān)重要，安裝技術(shù)作為施工中十分重要的一環(huán)，必須進(jìn)行全面且深入的研究。為順利實(shí)現(xiàn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目要提升風(fēng)能利用率，從基礎(chǔ)著手，合理選擇山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類(lèi)型、場(chǎng)地，并對(duì)施工中施工環(huán)境、施工人員、施工設(shè)備等因素開(kāi)展全面的安全分析和管理，切實(shí)提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全施工水平。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃海兵，胡剛.山地風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組安裝工程建設(shè)探討[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2015，12（8）：88-92.

[2]歐東海.淺論山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吊裝安全管理[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014，12（16）：200.

[3]陳榮盛，等.山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化選型探討[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017，11（252）：48-49.

[4]邵兆宏.山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吊裝安全管理分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，10（28）：1415.

[5]馬純.淺談山地風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)土建施工難點(diǎn)及質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].百科論壇電子雜志，2019，19（4）：9556.

[6]羅平，李鳳仙.山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝安全技術(shù)研究[J].山西建筑，2019，45（18）：87-89.