阿曼IBRI 500 MW光伏項目主變壓器平穩(wěn)就位工藝研究

王 仕 平, 陳 海 峰

(中國水利水電第十工程局有限公司,四川 成都 610036)

1 概 述

近年來,我國越來越多的企業(yè)走出國門參與世界范圍內(nèi)工程項目的投資、建設(shè)、運營等業(yè)務(wù),其涉及能源、交通運輸、工業(yè)廠房、城市建設(shè)等各行各業(yè),而這些項目的建設(shè)都將涉及到大型設(shè)備的運輸就位、安裝調(diào)整等施工難題。阿曼IBRI 500 MW光伏發(fā)電項目是由中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司EPC總承包,中國電建集團水利水電第十工程局有限公司參建的中東地區(qū)大型清潔能源光伏發(fā)電項目,該項目位于阿曼IBRI(益貝利)市區(qū)西北方向30 km處,緊鄰益貝利燃氣發(fā)電廠,所處地區(qū)屬于熱帶沙漠氣候,常年溫度較高。

我公司承擔(dān)了EPC總承包項目中的升壓站土建及設(shè)備安裝工作。因受特殊情況影響,現(xiàn)場的施工進度和物流進度均受到很大影響,且因主變壓器鋼結(jié)構(gòu)遮陽篷到貨后先于主變壓器就位進行了安裝,造成主變壓器到達現(xiàn)場后不具備使用大型吊裝機械設(shè)備進行主變壓器卸車就位的條件。我方管理與技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場實際情況并經(jīng)研究后最終決定使用滾輪滑車平臺及地錨拉索的方式進行主變壓器的卸車就位,其具有施工周期短、安全質(zhì)量可靠等優(yōu)勢,特別是對于場地條件受限、設(shè)備重量大、當(dāng)?shù)仄鹬貦C械吊裝能力較低的地區(qū)采用該方法能夠取得很好的效果。

2 主變壓器就位技術(shù)分析

2.1 傳統(tǒng)的主變壓器就位技術(shù)

傳統(tǒng)的主變壓器卸車就位方法主要為:(1)當(dāng)裝運主變壓器的運輸車輛到達就位工況后,在車輛停靠位置與主變壓器基礎(chǔ)位置之間鋪滿枕木,使用千斤頂將主變壓器頂升至足夠的高度,在主變壓器下方放置滾杠、緩慢卸去千斤頂?shù)膲毫κ蛊浣德湓跐L杠上,利用提前埋設(shè)在就位位置Y軸的地錨、結(jié)合鏈?zhǔn)绞掷J將主變壓器拉至就位位置,搭設(shè)臨時支墩結(jié)合千斤頂頂升主變壓器、拆除主變壓器下方的臨時設(shè)施使主變壓器就位,再次利用鏈?zhǔn)绞掷J微調(diào)主變壓器X軸和Y軸就位中心點,從而完成主變壓器的就位;(2)當(dāng)裝運主變壓器的運輸車到達就位工況后,利用起重機械設(shè)備起吊主變壓器[1],將主變壓器吊至就位位置后拆除吊裝工具,采用千斤頂頂升主變壓器的方法頂升主變壓器并在其下方放置滾杠,在X軸和Y軸利用預(yù)埋的地錨結(jié)合鏈?zhǔn)绞掷J調(diào)整主變壓器的就位中心從而完成主變壓器的就位。但這兩種方法的使用受主變壓器就位場地、起重設(shè)備的吊裝能力以及主變壓器運輸重量的限制極大,且在成本、安全、質(zhì)量、進度等方面均存在很大的隱患和不確定性。因此需要研究并使用一種新的主變壓器就位方法。闡述了對滾輪滑車平臺就位方法進行的研究。

2.2 滾輪滑車平臺就位技術(shù)

因受特殊情況影響,導(dǎo)致現(xiàn)場施工進度及物流進度均嚴(yán)重滯后。我公司本著“干一個項目,履約好一個項目”的理念,根據(jù)現(xiàn)場實際情況并結(jié)合工期要求等因素綜合考慮后,在保證安全、質(zhì)量的前提下,研究出使用滾輪滑車平臺及地錨拉索卸車就位主變壓器的新技術(shù),其在進度、安全、質(zhì)量、成本控制方面與傳統(tǒng)的主變壓器卸車就位方法相比具有顯著的優(yōu)勢,取得了良好的效果。

(1)車輛擺正。滾輪滑車平臺及地錨拉索卸車就位主變壓器的施工方法為:平整運輸?shù)缆泛椭髯儔浩骶臀粓龅匾詽M足主變壓器運輸和就位工況[2]。在主變壓器就位位置的X軸和Y軸測量出主變壓器就位中心點并將其延伸至兩端做好標(biāo)記,待運輸主變壓器的車輛到達主變壓器就位位置時,將主變壓器本體中心點與就位位置Y軸中心線使用激光儀對齊,以減少后期重復(fù)調(diào)整主變壓器就位中心位置的工作。

(2)安裝滾輪滑車平臺。使用一套100 t×4的同步液壓千斤頂頂升主變壓器,將其頂升至高于運輸型鋼10～20 mm時停止頂升。在主變壓器底部擺放鋼支墩和運輸型鋼,運輸型鋼采用200 mm×204 mm×12 mm H型鋼,長度為6 m,兩側(cè)采用80 mm×80 mm×10 mm角鋼每隔100 mm加固一個。主變壓器運輸型鋼見圖1。將鋼支墩與運輸型鋼擺放平穩(wěn)、牢靠,待檢查確認(rèn)后再次頂升主變壓器,然后在運輸型鋼上放置4副滾輪滑車平臺,該滾輪滑車平臺采用厚度為20 mm的鋼板切割焊接而成,長×寬×高為550 mm×200 mm×150 mm,其頂部為平面,底部設(shè)八組滾輪,每6個滾輪為一組,兩側(cè)各焊接兩個L型掛板以防止?jié)L輪滑車平臺在行走時偏離出運輸型鋼。滾輪滑車平臺見圖2。其擺放位置需對稱且需受力均衡,防止出現(xiàn)一側(cè)受力大、一側(cè)受力小而造成主變壓器傾斜的情況。緩慢卸去千斤頂壓力,使主變壓器平穩(wěn)緩慢地降落在滾輪滑車平臺上,檢查其各受力面是否可靠。

圖1 主變壓器運輸型鋼示意圖

圖2 滾輪滑車平臺示意圖

(3)地錨及拉索的安裝。根據(jù)主變壓器本體上設(shè)置的拖動點位置,在變壓器就位位置正前方的混凝土地面上分別設(shè)置一個錨點,錨點采用4顆M20 mm×200 mm膨脹螺栓固定T型掛板的方式進行安裝以用于拖動主變壓器前進。該錨點的高度與主變壓器本體拖動點高度基本一致,其拖動的傾斜角度應(yīng)小于15°。為防止在拖動主變壓器前進過程中主變壓器移動速度過快和主變壓器就位中心發(fā)生偏斜時能夠?qū)ζ浼皶r進行調(diào)整,在主變壓器前進方向的反方向設(shè)置了一組拉索工具,該錨點可利用運輸平板車上的掛點[3]。錨點設(shè)置完成后,使用4組5 t鋼絲繩手扳葫蘆、吊帶等將錨點和主變壓器本體連接起來,測試手扳葫蘆的松緊是否正常、運行是否可靠、有無卡頓現(xiàn)象,并正向拖動前進手扳葫蘆使其初步少量受力,反向拖動手扳葫蘆使其具有少量行程。

(4)拖動主變壓器前進。各項準(zhǔn)備工作、檢查工作完成并經(jīng)確認(rèn)無誤后,由卸車總指揮統(tǒng)一發(fā)號施令,兩組正向拖動前進手扳葫蘆同時動作。拖動主變壓器前進的情況見圖3。操作人員根據(jù)指令進行起停操作,檢查人員隨時檢查主變壓器的前進動態(tài)是否偏向、滾輪滑車平臺的轉(zhuǎn)動是否正常、反方向拖動手扳葫蘆余量是否合適等。如有異常情況應(yīng)及時停止,待糾偏或消除隱患后再繼續(xù)拖動主變壓器前進。

圖3 拖動主變壓器前進示意圖

(5)架設(shè)激光儀。在主變壓器即將進入就位位置時,在主變壓器就位位置中心點X軸和Y軸延伸出來的中心線兩端各架設(shè)一臺激光儀,調(diào)整并對齊主變壓器就位位置中心線[4],緩慢拖動主變壓器前進并觀察主變壓器本體中心點是否對齊激光射線,根據(jù)主變壓器本體中心點與激光射線之間的距離數(shù)值判斷主變壓器X軸方向的扭曲程度和Y軸中心點的差距,分別指揮拖動前進方向手扳葫蘆的操作人員拖動主變壓器進行緩慢調(diào)整,將主變壓器本體中心和就位位置中心逐漸找正。激光水平儀對位情況見圖4。當(dāng)主變壓器本體X軸和Y軸中心點與就位位置架設(shè)在X軸和Y軸的激光儀射線均重合后停止拖動主變壓器前進[5]。在滾輪滑車平臺兩端楔上楔子,以防主變壓器在撤掉手扳葫蘆時移動。拆除用于拖動主變壓器前進的鋼絲繩手扳葫蘆、吊帶等并將其放置好。

圖4 激光水平儀對位示意圖

(6)主變壓器就位。將預(yù)先制作好并放置在主變壓器就位位置的鋼支墩進行調(diào)整并擺好位置,將100 t×4的同步液壓千斤頂放置在支墩上,使用同步液壓千斤頂緩慢頂升主變壓器,當(dāng)主變壓器與滾輪滑車平臺間存在10～20 mm空隙后停止頂升主變壓器,依次拆除滾輪滑車平臺和運輸型鋼并再次清理、檢查主變壓器本體的底部和主變壓器就位位置的混凝土基礎(chǔ),確認(rèn)無誤后緩慢卸去千斤頂壓力將主變壓器平穩(wěn)落在混凝土基礎(chǔ)上。再次檢查主變壓器本體X軸和Y軸中心點與就位位置X軸和Y軸架設(shè)的激光儀射線以及和混凝土基礎(chǔ)上的中心線是否對齊,待確認(rèn)無誤后方可拆除液壓千斤頂及支墩。清理主變壓器卸車施工工作面上所有的卸車材料及工器具。至此,主變壓器卸車工作順利完成。

3 滾輪滑車平臺就位技術(shù)具有的優(yōu)勢

3.1 施工進度和質(zhì)量

(1)傳統(tǒng)卸車就位工藝。傳統(tǒng)的卸車就位方法需要提前準(zhǔn)備大量的枕木、制作鋼管滾筒或租賃大型的起重機械設(shè)備,從而在時間和人力上都會加大投入,浪費很多的人力物力。在施工安全和質(zhì)量控制方面,使用枕木加鋼滾筒的施工方法極易造成主變壓器行進方向跑偏并難以控制,并且主變壓器本體中心點與就位位置中心線對齊的難度極大,在主變壓器就位后還需進行二次調(diào)整,導(dǎo)致其操作難度大且耗時費力。而使用大型起重機械設(shè)備起吊主變壓器進行就位,需要對主變壓器就位工作場地進行平整壓實且需同時滿足主變壓器運輸車輛和大型起重機械設(shè)備站位,對主變壓器就位場地的條件要求極高,并且利用大型起重機械設(shè)備卸車就位主變壓器同樣存在主變壓器本體中心點與主變壓器就位位置中心線難以對齊的情況,在起重機械完成作業(yè)拆除吊具吊索后還需使用千斤頂、鋼滾筒結(jié)合地錨拉索的方式對主變壓器本體進行二次調(diào)整,其操作困難并需耗費大量的人力物力。

(2)滾輪滑車平臺就位工藝。使用滾輪滑車平臺及地錨拉索工藝對主變壓器進行卸車和就位,在其前期的施工準(zhǔn)備工作中不需要耗費大量的人力物力、準(zhǔn)備卸車就位工作的材料及設(shè)備,而僅需要1名熱切割工人和2名焊接工人及4名輔助配合人員花費一天的時間即可以制作好主變壓器卸車就位工作所需的鋼支墩和運輸型鋼。主變壓器卸車就位工作時只需要10名人員相互配合、在3 h內(nèi)即可以完成整個工作;在施工質(zhì)量控制方面,因滾輪滑車平臺的穩(wěn)定性和易于操作以及可以隨時糾正主變壓器前進方向的特點,僅需在主變壓器就位位置X軸和Y軸中心線上各架設(shè)一臺激光儀即可以完美地完成主變壓器本體中心點與就位位置中心線對齊,待調(diào)整好主變壓器本體位置后再平穩(wěn)頂升主變壓器、拆除滾輪滑車平臺及運輸型鋼等其他設(shè)施,緩慢卸去千斤頂壓力,使主變壓器本體平穩(wěn)地落在混凝土基礎(chǔ)上。使用滾輪滑車平臺及地錨拉索方式就位主變壓器操作簡單且可控性強,其在施工進度和質(zhì)量控制方面均極大地優(yōu)于傳統(tǒng)卸車就位方法。

3.2 施工的安全性

(1)傳統(tǒng)卸車就位工藝。在傳統(tǒng)的主變壓器卸車就位施工方法中,如使用枕木加鋼滾筒的主變壓器卸車就位方法就需要在運輸車輛和主變壓器基礎(chǔ)之間鋪滿枕木,但枕木的鋪設(shè)為搭積木方式,因而不能形成一個整體,其整體結(jié)構(gòu)性和受力性都不穩(wěn)定,存在極大的安全隱患;其次,在枕木上鋪設(shè)多根鋼制滾筒且因滾筒之間分散、不連貫,極易發(fā)生滾筒因轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)不一致而發(fā)生主變壓器偏離行進方向并難以調(diào)整和主變壓器前進速度過快而導(dǎo)致其無法控制、造成安全事故,對人員和設(shè)備都很容易造成人身傷亡和財產(chǎn)損失,安全隱患極大;如使用大型起重機械設(shè)備吊裝卸車就位主變壓器,又因主變壓器本體體積大、重量大,對起重機械設(shè)備站位的地質(zhì)條件、地理環(huán)境、起重設(shè)備的吊裝能力以及起吊主變壓器的吊具等都有著極其嚴(yán)格的要求,起重機械設(shè)備的操作員、司索員、指揮員和安全管理人員都必須具有良好的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能知識。但既使是在如此嚴(yán)格的安全保障前提下也極易發(fā)生安全事故,其不可控因素太多,安全風(fēng)險隱患太大。

(2)滾輪滑車平臺就位工藝。使用滾輪滑車平臺及地錨拉索卸車就位主變壓器,首先在制作鋼支墩、運輸型鋼、滾輪滑車平臺時均參照主變壓器本體的運輸重量和體積進行驗算以保證各部件的受力滿足要求;其次,在施工方法方面,采用鋼支墩是因為鋼支墩的受力和穩(wěn)定性極好,利用一套100 t×4的同步液壓千斤頂是為了保證在升降主變壓器時能夠保證其平穩(wěn),不會因為兩側(cè)頂升或降落速度不一致而造成主變壓器本體傾斜、導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。在滾輪滑車平臺的兩側(cè)各焊接一個L型掛板,其作用是防止在拖動主變壓器前進過程中滾輪滑車平臺偏離或跑出運輸型鋼而造成安全事故。在主變壓器前進方向的反方向設(shè)置兩組地錨拉索的主要作用是為防止主變壓器前進過快而對其加以控制和輔助拖動主變壓器前進的地錨拉索對主變壓器進行細微糾偏。綜上所述,使用滾輪滑車平臺及地錨拉索卸車就位主變壓器其行進方向固定并易于調(diào)整,行走時主變壓器本體設(shè)備的重心低且行進速度容易控制,所有操作均由總指揮統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮,出現(xiàn)隱患時能立即停止主變壓器前進并易于排查、處理隱患。在施工安全方面大大優(yōu)于傳統(tǒng)主變壓器卸車就位施工工藝方法。

3.3 環(huán)境的適應(yīng)性

(1)傳統(tǒng)卸車就位工藝。從適用環(huán)境方面進行分析比較。在傳統(tǒng)施工方法應(yīng)用過程中,其極大程度地受到主變壓器卸車就位場地地質(zhì)條件、地理環(huán)境、主變壓器本體運輸重量、當(dāng)?shù)仄鹬貦C械設(shè)備吊裝能力等因素限制。而使用枕木加鋼滾筒的卸車就位方法,當(dāng)主變壓器本體運輸重量較重時,其無法很好地滿足施工工況并極易發(fā)生安全事故而造成生命財產(chǎn)的損失。使用大型起重機械設(shè)備吊裝卸車就位主變壓器,其對就位場地的地質(zhì)環(huán)境條件和當(dāng)?shù)仄鹬貦C械設(shè)備的吊裝能力是一個極大的考驗,且很多地區(qū)沒有大型起重機械設(shè)備可用,而從其他地區(qū)調(diào)用大型起重機械設(shè)備將使成本和時間的支出增加許多,不符合節(jié)約成本和滿足工期的要求。

(2)滾輪滑車平臺就位工藝。利用滾輪滑車平臺及地錨拉索卸車就位主變壓器不會受到上述條件限制。首先,該工藝需要的場地不大,直接利用主變壓器卸車就位的場地即可;其次,其承載能力可以根據(jù)主變壓器本體的運輸重量制作,完全不受主變壓器本體運輸重量限制,且其整個工作的完成所需要的工作時間短,從而可以節(jié)省很大一部分施工時間以滿足施工進度要求。滾輪滑車平臺及地錨拉索卸車就位主變壓器能夠適用于多種環(huán)境和多類設(shè)備重量,與傳統(tǒng)施工方法相比,其優(yōu)勢巨大。

4 結(jié) 語

滾輪滑車平臺及地錨拉索平穩(wěn)卸車就位工藝的研究和應(yīng)用在阿曼IBRI 500 MW光伏項目取得了良好的成效,特別是在卸車就位受到設(shè)備重量大、場地條件差、當(dāng)?shù)氐跹b機械設(shè)備能力限制而造成現(xiàn)場設(shè)備卸車就位施工難度大、安全隱患高等問題困擾時,與傳統(tǒng)主變壓器卸車就位方法相比,其在施工進度、安全保障、質(zhì)量控制和成本方面具有較為明顯的優(yōu)勢。隨著更多的中國企業(yè)走出國門參與到世界能源、運輸、工業(yè)等項目的投資建設(shè)運營中,采用滾輪滑車平臺及地錨拉索技術(shù)進行平穩(wěn)卸車就位主變壓器的施工工藝方法所適用的范圍和作用越來越大,所取得的經(jīng)驗可為更多類似工程的施工借鑒和參考。