淺談山地風電設備拖拽上山安全技術措施

2018-08-20 19:01:38郝洪峰

科學與財富 2018年19期

摘要：風電場建設工程中如何進行風電機組大型設備的拖拽上山，并保證設備運輸的安全與高效是風電機組安裝的首要任務。本技術措施通過車輛性能的嚴格選擇，針對風電機組的設備參數進行精確滑移驗算，精確計算牽引車的牽引力及牽引鋼絲繩的拉力，對牽引車、運輸車、捆扎工具設備進行嚴格的檢查等措施，保障各個環節的安全技術要求，從而達到安全高效的完成施工任務。該技術措施安全、高效、可控性強，特別適合應用于山地風電設備運輸上山，不但能有效的保障人身、設備的安全，提升企業的安全形象，還大大提高了風機設備的運輸效率，創造了可觀的安全經濟效益。

關鍵詞：運輸滑移驗算拖拽體積重量大捆綁

引言：隨著風電產業的不斷發展擴大，原本環境好、地形好的風電場已經基本建設完畢。再建風電場勢必要向海洋、山地的縱深處尋求目標，這樣也給風電場的施工建設帶來了更多的艱難險阻。風電機組的更新換代很快，風電事業已經朝著大功率的風電機組進行開發研制、安裝試驗。風電機組的功率越大，設備的體積越大、重量越大，對風力資源的要求越高。風力資源好的地方有遠海和高山，這樣對于風電機組設備的運輸、轉運、上山都提出了很高的要求。

一、風電場內道路概況

遼寧北票西山風電場地形屬于低山丘陵地帶，地形起伏較大，整個場區平均海拔高程介于224～504m，地表植被發育多為草地，部分為林地。風機機位絕大多數位于山頂或山脊，少部分位于山前斜坡地段。風電場內施工道路受地形限制較大，場內道路多彎，部分道路坡度大于16%。

二、對運輸車輛的選擇

1、要求有資質的運輸單位承擔運輸任務，并且對車輛及駕駛員的相關證件、手續等進行核實，確保合法合規。然后根據設備的參數選擇運輸車輛的性能參數，確保車輛不超載、牽引力滿足載荷要求、車板寬度、底盤高度等符合要求。

2、運輸車輛到場后，對運輸車輛的起運上山前狀態進行全面的檢查，按照《起運前檢查表》對車輛逐項進行檢查，包括車輛的輪胎、制動、水油、綁扎是否完好等等；對駕駛員的駕駛證、行車證、保險等進行復查，確保人證相符，還要對駕駛員進行入場安全教育，交待安全注意事項、行車道路狀況、當地民風民俗等。全方位進行安全隱患的排查，消除物的不安全狀態和人的不安全行為。

三、風機設備參數1、葉片長度52.5米，重量11.81噸；下段塔筒長度22.17米，重量91.1噸；中段塔筒長度27.86米，重量68.9噸；上段塔筒長度27.49米，重量44.56噸；機艙重量30噸；發電機重量54.814噸。

四、運輸安全技術措施

1、設備緊固與驗算

（1）設備緊固方法

塔筒裝車時，將塔筒大直徑端朝前放在車頭處，并緊貼車板放置。塔筒采用4道5t倒鏈與車板圍捆在一起，且前后分別用1個10t倒鏈（F）通過塔筒兩端的法蘭孔采用可靠方式將塔筒與車板連接在一起，塔筒與車板之間采用內襯輸送帶的鋼制“馬鞍座”支撐，“馬鞍座”采用20號槽鋼按照塔筒外形尺寸制作，支架圓弧總長度不小于所放位置塔筒弧長的1/4，“馬鞍座”與車板采用螺栓連接，圓弧內采用傳送皮帶隔墊。

（2）塔筒抗前、后滑移驗算

根據塔筒參數，選擇最具代表性對GW2500kw系列機組的下段塔筒作為驗算對象。由于“馬鞍座”內襯皮帶是固定在其內表面的，因此只需計算塔筒與皮帶之間的摩擦力即可。通過《常用物體滑動摩擦系數表》可查得塔筒表面與“馬鞍座”內襯皮帶間的摩擦系數為0.3～0.5，本次計算中取。

根據風電場道路測量情況可知，塔筒運輸道路最大縱坡為27%（約15°），運輸塔筒車輛在上坡狀態下受力情況如下圖所示。設重力加速度，設塔筒所受重力為G 912KN。

則，塔筒下滑分力：；

塔筒自身摩擦力：；

倒鏈圍捆附加摩擦力：；

前后倒鏈拉力：。

由上述計算可知，塔筒抗下滑合力與其下滑分力關系為：

安全系數=523.7/235.9≈2.2>1.2

綜上所述，在未考慮倒鏈對塔筒圍捆產生的摩擦力和前、后拉力時，塔筒自身重力分力產生的摩擦力已大于其重力的下滑分力，因此增加圍捆、前后拉拽、設置防滑擋塊等措施后進一步提高了塔筒抗滑移的能力，加固安全、可靠（安全系數≥1.2），同時根據牽引半掛車車板結構，塔筒裝載時車板靠車頭側設計有直角錯臺，而塔筒的一段與錯臺緊靠，即下坡時塔筒緊貼錯臺不會發生相對移動，滿足塔筒運輸要求。

（3）抗左、右滑移驗算

根據道路設計圖和現場實測情況，道路最大橫坡僅為5%，由于道路橫坡遠小于道路縱坡，同時“馬鞍座”對塔筒產生剛性約束力，因此塔筒抗左、右滑移性能遠高于抗前、后滑移性能，因此根據前、后抗滑移計算可直接得出結論，即該加固方案抗左、右滑移性能滿足運輸要求。

2、設備運輸

對于坡度大于16%的道路，設備運輸采用一臺裝載機輔助牽引、運輸車輛增加配重的方法。

（1）運輸設備參數表運輸車輛為北奔ND4253B34J型號，牽引力480kN，裝載機為ZL50型，156kN。

（2）牽引鋼繩配置

參照起重鋼絲繩選配原則（安全系數），按照鋼絲繩直徑選用經驗公式求得鋼絲繩直徑，再通過《重要用途鋼絲繩》（GB8918-2006）力學性能表選著合適類別的鋼絲繩。式中：

。

已知裝載機最大牽引力為156kN，則

1臺裝載機輔助牽引時，則牽引鋼繩所受最大拉力為156kN，鋼繩直徑d為；

根據以上計算結果，查對《重要用途鋼絲繩》（GB8918-2006）力學性能表，并結合類似工程施工經驗選用6×37+1型、直徑d=40mm、公稱抗拉強度1570MPa的纖維芯鋼絲繩（最小破斷拉力829kN）作為卷揚機牽引鋼絲繩，安全系數K>5，滿足工程實際需要。

因此，采用1臺裝載機牽引時，牽引繩采用1根直徑40mm的鋼絲繩，長度為3m。

（3）牽引力驗算

由于運輸車輛載重爬坡和下坡是一個復雜的動態過程，要進行全方位模擬分析難度較大，因此本著安全可靠、保證余量的原則，我們對運輸車輛在坡道上的行駛情況進行簡化分析。

假設運輸車輛在風場平路和坡道路面狀況一致，且勻速行駛，將牽引半掛車和其所載貨物視為一個整體。因此，1臺裝載機制動力（F）與載重車的制動力（F2）之和應大于載重車總重力的坡面分力（F1）。1臺裝載機制動力（F）與載重車（F2）制動力取動載系數0.6。建立如下圖所示受力分析模型，則一臺裝載機制動力為F，載重車輛所受總重力沿坡面方向的分力為F1，載重汽車制動力為F2，坡度仰角為α，載重車輛總重力為mg（m為運輸車輛自身質量和貨物質量之和），可得牽引力計算公式為：

制動力之和為F+F2=156X0.6+480X0.6=381.6 kN

運輸車輛自身質量和貨物質量之和為（30+59）X10XSin14°=890X0.24=213.6 kN

381.6 kN﹥213.6 kN，滿足實際需要。

3、安全預防措施

（1）運輸車輛上山前，由運輸隊、施工單位、監理組成的檢查組對運輸車輛及設備捆綁加固情況進行檢查，并帶領司機對現場道路進行查看，同時進行工程車輛安全技術交底。告知其安全注意事項；

（2）施工現場設立安全標志。危險地區必須懸掛“危險”或“禁止通行”、“嚴禁煙火”等標志，施工現場設置大幅安全標語；

（3）設備起運前，指揮人員、輔助人員以及牽引車頭、裝載機、卷揚機、三角木、鋼絲繩等輔助設備、機具等應按要求準備到位，并確認對講機信號良好。

（4）設備運輸過程中，最高車速不超過15km/h，并盡量保持勻速行駛；駕駛、指揮人員時刻注意路況，預判潛在危險并及時消除。

（5）運輸過程中采取交通管制措施，運輸路線區域內所有車輛必須聽從交通指揮人員的統一指揮，嚴禁無關車輛在運輸區域內行駛。司機要及時判斷風險，盡量保持勻速行駛，避免緊急制動和急轉彎，通過岔道口或不平道路時，必須減速慢行，下坡時嚴禁空檔滑車，倒車時必須有人監護。

（6）運輸車輛上山起運前，在其輪胎后配置安裝防后退擋塊，以避免因牽引車輛打滑產生的后退。

五、取得的效果

山地風電設備拖拽上山安全技術措施成功應用于遼寧北票西山風電場風機設備運輸中，順利將25套風機設備運輸至機位平臺。該措施為整個風電場的施工提供了良好的安全施工環境，避免了設備的二次倒運，有效降低了運輸成本。未發生設備損傷，磕碰及運輸安全事故，有效保障了風機吊裝工作的順利開展。