兩種風力發電塔架運輸臨時支撐的對比分析

夏 鵬

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明 650032）

兩種風力發電塔架運輸臨時支撐的對比分析

夏 鵬

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明 650032）

風力發電塔架運輸臨時支撐的費用在整個塔架制造總成本中占有一定比例，為了降低塔架制造的總體成本，將傳統的運輸臨時支撐進行了改進，可以在后續塔架運輸方案中使用。

風力發電塔架；支撐；成本降低

1 概述

為了保證風力發電塔架在運輸過程中，連接法蘭的橢圓度和平面度滿足安裝規范的要求[1]，要求在塔架運輸到風電場安裝前每段塔架的兩端連接法蘭使用支撐加固，目前最常用的是使用米字支撐[2]。但米字支撐的制作和安裝工藝都比較繁瑣，而且材料成本比較高，所以下面介紹一種簡易的支撐，并與傳統的米字支撐進行各方面優劣的對比分析。

2 簡易支撐與常用米字撐的結構對比分析

2.1 簡易支撐的結構

簡易支撐實際是兩根特制支撐桿。因為連接法蘭厚度一般在90 mm以上，所以支撐桿桿體選用直徑不超過90 mm、厚度為4 mm的鋼管為宜。支撐桿的兩端耳板使用厚10 mm的鋼板，尺寸為10 mm×100 mm×200 mm，而板的連接孔根據對應的法蘭孔而定，連接螺栓為M20×30，螺母為M20，該種支撐的構造與安裝見圖1。

圖1 十字支撐安裝示意圖

該支撐結構雖然簡單，卻能有效的防止法蘭變形。法蘭在沒有支撐的情況下，因受自身的重力，有形成一個橢圓的趨勢，而縱向的這根支撐在橢圓的短軸方向上，整根支撐軸向受壓，起到一個支撐的作用。而橫向的這根支撐在橢圓的長軸方向上，整根支撐軸向收拉，起回拉的作用，而且兩根撐桿的長度一樣長，則長軸和短軸的長度基本相等，能保證法蘭的基本是一個正圓。因為縱橫兩個根撐桿組合工作時形成一個“十字”，所以稱之為“十字撐”。

2.2 米字撐結構

常用米字支撐是把槽鋼通過焊接和螺栓連接在中心板上，組成一個“米”字型的支撐架，俗稱“米字撐”，槽鋼常用10#槽鋼，中心板的規格為14 mm×400 mm×400 mm，米字撐的橫梁與中心板的連接為焊接，焊縫點焊牢固即可，其他槽鋼與中心板的連接為螺栓連接，連接螺栓為M20×30，螺母為M20，米字撐的構造與安裝見圖2。

圖2 米字形支撐安裝示意圖

兩種支撐都可以保證塔架在運輸過程中連接法蘭不變形，在安裝前法蘭的橢圓度和平面度滿足安裝規范。但是十字撐比米字撐的制作工藝簡單，還便于安裝。十字撐在安裝時只需要工人使用千斤頂輔助安裝，不需要起重設備配合和二次焊接，而米字撐在安裝的時候需要起重設備配合，橫梁在各個槽鋼安裝完并確定不再調整后，需要與中心板焊接，這樣米字撐比十字撐安裝投入的人力資源和設備較多，且安裝消耗時間也長。正常情況下，安裝一套十字撐需要0.5 h，而安裝一套米字撐需要1 h左右。

3 兩種支撐的成本對照分析

以大唐古城風電塔架制造項目為例，該項目共有24套2.0 MW風機，塔筒為明陽MY2.0-104-80 m型，每套塔架分為頂段、中段、底段，共3段，每套塔架有6片法蘭（不含基礎環），在運輸過程中每片法蘭均需要安裝運輸臨時支撐，考慮到頂部法蘭與機艙連接對法蘭平面度的要求較其他連接法蘭高（頂部法蘭平面度不大于0.5 mm，其他連接法蘭平面度不大于1.5 mm）[3]，而十字撐較米字撐對法蘭的約束點少一半，再由于制作和安裝誤差，為保證頂部法蘭平面度在要求范圍內，所以在對比分析時頂部法蘭仍然使用常用的米字撐，其他法蘭使用十字撐。

3.1 材料費對比分析

大唐古城風電塔架運輸臨時支撐除了頂部法蘭使用傳統的米字撐外，其他5片法蘭均使用十字撐，因為每片法蘭的直徑都不一樣，所以十字撐的使用的鋼管長度都不一樣，分別為3.12 m、3.45 m、3.87 m，考慮到頂段下法蘭的法蘭厚度為95 mm，縱橫兩跟支撐安裝時沒有碰撞，鋼管選用φ89×4，Q235B材質，材料組成費用見表1。

表1 “十支撐”制作材料費組成表

若該項目6片法蘭均使用傳統的米字撐作為運輸臨時支撐，使用的10#槽鋼，Q235B材質，材料組成費用見表2。

從表1、表2對比可以發現，每套十字撐比米字撐材料費節約4 764.87-2 291.95=2 472.92元，該項目24套塔架使用的十字撐可節約材料費2 472.92×24=59 350.08元。

表2 “米字撐”制作材料費用組成表

3.2 加工費對比分析

十字撐每套重量為496.03 kg，加工費單價按1.2元/kg計算，則每套十字撐的加工費為496.03×1.2=595.24元；

米字撐每套重量為1 017.15 kg，加工費單價按1.2元/kg計算，則每套米字撐的加工費為1 017.15×1.2=1 220.58元；

即每套十字撐較米字撐加工費節約1 220.58-595.24=625.34元，24套塔架使用十字撐可節約625.34×24=15 008.16元。

若從材料費和加工費綜合分析，大唐古城風電塔架項目的24套塔筒的運輸臨時支撐使用的十字撐成本較米字撐節約24×（2472.92+625.34）=74358.24元。

從成本因素進行分析，十字撐的成本不到米字撐的一半。此外，十字撐因為自重輕，拆除簡單，容易回收循環利用。若與風機安裝單位溝通得當，在支撐材料能及時回收的情況下，24套塔架支撐只需要制作4套，成本可以再大幅下降，并且還可回收支撐的殘值。

4 結語

簡易的十字撐和傳統的米字撐，二者都能保證塔架在運輸過程中不變形，滿足安裝規范要求，但十字撐無論是在制作和安裝工藝上，還是經濟成本上，較米字撐都有很大的優勢，值得推廣和應用于以后的承擔制造的風電項目上。

[1]樂韻斐，范昌龍，王慶洋.大型風電機組安裝塔筒法蘭對中系統分析［J］.風能，2015（3）：90-92.

[2]郭景紅.風電塔筒制作過程研究［J］.科技與企業，2013（17）：285-285.

[3]楊萬全.風電塔筒制作法蘭平面度控制研究［J］.酒鋼科技，2014（2）：14-17.

TK83

B

1672-5387（2017）10-0062-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.021

2017-07-21

夏 鵬（1986-），男，助理工程師，從事鋼結構制作管理工作。