山地風電場風力發電機組安裝安全技術研究

鄭言

【關鍵詞】山地風電場;風力發電機組;安裝安全技術

【中圖分類號】TM614 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）10-0064-03

0 引言

隨著我國風電行業的不斷發展，全國眾多地區不斷加大了風電建設力度，在這過程中引發了一系列風力發電機組安裝安全事故。近年來，隨著平原地區風資源開發逐漸趨于飽和，人們逐漸將關注度轉移至山地風電場的開發建設，然而在山地風電場的開發建設中，施工環境惡劣，加之道路坡度偏大、吊裝平臺窄小，增大了風力發電機組的安裝難度和風險。基于此，施工企業在開展風力發電機組安裝過程中，應有效地分辨安裝過程中存在的風險，對環境、人員、設備等影響因素進行全面分析，采用可靠的技術措施，促進風力發電機組的安裝安全、有序進行。

1 風力發電項目施工概述

作為能源結構的重要組成部分，風力風電項目施工具有以下特征：一是極易受外部環境影響。風力風電項目施工對外部自然環境因素有較為嚴格的要求。我國擁有豐富風力資源的地區主要有東部及東南部沿海地區、北部及西北部草原地區等。因而，風力發電項目主要在這些地區建設施工。這些風力發電項目施工會遭受外部環境因素的影響，比如在沿海地區，風力風電項目施工會受到潮汐的干擾。此外，因為風力發電機組的安裝施工主要采用線到點的作業方式，這種作業方式容易受多種因素干擾，進而影響安裝施工的有序進行。二是受風電設備自身影響。現階段，大容量風電機組是行業技術發展趨勢，陸上風力發電機組以1.5～2.0 MW機型為主流產品。這一類型的風力發電機組不論是重量還是體積都十分龐大，加之隨著單機容量的不斷增大，風力發電塔筒也越來越高，同時風力發電機組的體積、重量及葉輪直徑也不斷增大，這必然會進一步加大風機的運輸、安裝難度，必須借助更大的運輸車和起吊設備進行運輸、安裝。三是受地形施工位置影響。風力發電機組安裝過程中受地形影響較大，為防止風機尾流相互影響，風力發電機組之間的間距離應超過葉輪直徑的3倍，這使得風電場需要占據極大的施工面積，一般可達到上百平方公里。施工面積大，在一定程度上會延長施工周期。四是受氣候變化影響大。我國北方地區的春季、冬季由于積雪、風力過大，會增大風力發電項目施工難度，所以項目施工通常選擇在夏季、秋季進行，理想的施工時間有限[1]。對于我國南方地區而言，夏季雷雨、臺風天氣會對風力發電項目施工產生極大的影響，但是相對北方地區，南方地區的有效施工時間相對較長。所以，在不同地區進行風力發電項目施工，施工時間的安排不盡相同。五是施工步驟繁雜。在風力發電機組安裝過程中，參與主體包括業主、施工方、設計方、監理方等，涉及多個協調環節，任何一個環節出現問題都會對最終的施工效果造成不利影響。此外，因為風力發電機組采用獨立安裝形式，所以風力發電項目需要反復轉移施工現場，施工人員在各風機之間進行反復穿梭，不斷重復施工步驟。

2 山地風電場風力發電機組選型

有別于平原地區，山地風電場通常采用單一的風力發電機組，山地風電場風力發電機組選型通常要考慮地形、氣候等因素，還要對各機位進行細致的分析。

2.1 年平均風速

山地風電場風力發電機組選型應開展差異化選型。山地風電場地形通常較為復雜，地形起伏、走向不同都會對風資源的分布帶來或多或少的影響。一般而言，相同地區的風速與該地區山脊海拔高度呈正相關關系。所以，在對海拔相對高的山地風電場開展風力發電機組選型的過程中，應結合風電場風速轉變選擇適用機組。換而言之，在相同山地的風電場，如果所處海拔高度、風速不一致，選擇機型的安全等級也應當不同。

2.2 湍流強度

湍流強度是用于評價相對于風速平均值而起伏的湍流強度。結合常規風力發電機組設計要求，一般在風力發電機組類型選擇過程中，應結合風電場測風塔數據計算風電場湍流強度。然而，風電場實際湍流強度會受到風力發電機組運行尾流的影響，使得風電場湍流強度升高。此外，在一些地區受地形影響，風電場湍流強度還會出現提高等級的情況。所以，在參考風電場測風塔采集數據基礎上，應結合風電場各區域實際湍流強度開展風力發電機組選型。

2.3 極端風速

風電場風力發電機組選型通常考慮50年一遇最大風速，一般而言，風電場50年一遇最大風速按年平均風速的5倍考慮，并基于此對風力發電機組的安全等級進行選擇[2]。需要注意的是，在風力發電項目設計實踐中，應結合各機位實際風速對風電場各機位進行分析后選型。

2.4 安裝位置選擇

山地風電場所處地質地形和方位比較特殊，為保障風力發電機組的安全、有序運行，必須做好風力發電機組安裝位置選擇工作。對于山地風電場風力發電機組安裝位置的選擇，可以從微觀安裝位置選擇、宏觀安裝位置選擇兩個方面著手，采用微觀安裝位置選擇時，首先應開展施工區域地理環境、氣候條件等因素的分析工作，由于山地風電場具有一定的特殊性，因此在風力發電機組運行過程中，風力資源、氣候條件因素尤為關鍵。海拔相對較高地區的風電場風力發電機組的微觀安裝位置選擇流程如圖1所示。在風力發電機組的實際安裝過程中，應考慮運輸、安裝場地條件等因素，通過對上述因素的全面、系統考慮，確保各項因素和條件滿足風力發電項目施工要求后，即可開展風力發電機組安裝。采用宏觀安裝位置選擇時，同樣應當考慮風電場的地理和方位因素，盡可能地確保地勢平整，使安裝場地滿足設備的承載力、穩定性等要求，同時具備充足的安裝控件，確保風力發電機組可以安全、有序運行[3]。

3 山地風電場風力發電機組安裝安全技術管理

3.1 施工環境因素管理

在山地風電場風力發電機組安裝過程中，相關技術人員應提高對施工環境因素的重視程度，針對環境問題制定有效的解決措施，進而提升山地風電場風力發電機組的安裝效率。因為山地風電場所處地理位置相對偏僻，受地形影響，施工時可能會面臨一些危險，施工難度較大。為此，在施工期間，相關技術人員應對車輛性能進行檢測，保證施工期間車輛性能正常。倘若存在裝載機牽引車輛的情況，應對牽引用的鋼絲繩安全系數予以檢測，提升施工安全性。與此同時，應對施工使用的平板車、吊車等車輛行駛的道路進行勘測，勘測內容包括道路寬度、坡度等，保障行車安全[4]。此外，應對吊裝平臺尺寸進行測量，結合平臺實際情況和各機位開展獨立設計，對不符合安全條件的環節進行處理，落實安全交底工作。

3.2 施工人員安全管理實踐

隨著風電行業迅猛發展，風力發電機組安裝過程中，施工人員整體素質參差不齊，有的施工人員缺乏必要的專業理論知識和實踐經驗，對潛在的危險源認識不足，在施工實踐中極可能出現違規作業的情況，進而引發安全事故。所以，施工單位應做好對施工人員的安全管理工作[5]。一方面，應對全體施工人員開展危險源辨識教育培訓，結合山地風電場實際情況，在施工前對施工人員開展教育培訓，并進行針對性的考核，讓施工人員明確風力發電機組安裝中可能存在的安全隱患，并掌握應急方案，增強安全意識。此外，施工單位要對在考核中表現突出的施工人員給予相應的獎勵，并注重發揮其模范作用;對于反復考核成績不佳的施工人員應進行辭退處理。另一方面，要配備實踐經驗豐富的人員參與施工管理，以老帶新的形式開展工作，有效指導新進施工人員注意施工安全。

3.3 施工設備安全管理實踐

在山地風電場風力發電機組安裝中，施工設備安全管理工作至關重要，如果施工設備出現質量問題，極有可能引發施工安全事故。為此，必須重視施工設備安全管理。首先，要做好吊車選型工作，由于山地風電場吊裝平臺面積有限，因此要求履帶吊在空中拆裝吊臂，還要結合現場實際獨立設置作業平臺，加大了施工風險、難度，因而施工中應盡可能選用汽車吊，保障施工安全、有序地進行[6]。其次，施工設備進場前應依據相關規定開展質量檢測，只有滿足規定才能進場，吊車進場后應開展試吊，保障吊車安全性能。此外，應適時對施工設備開展檢修與維護，保障施工設備性能正常。

3.4 施工規范安全管理實踐

由于在安裝山地風電場風力發電機組時會受到一系列因素的影響，所以為更好地開展安裝施工，需要嚴格按照山地風電場風力發電機組安裝規范要求施工。一是在開展安裝施工前，應制訂全面且詳盡的專項方案，該方案必須上報相關部門經審批后才能組織實施;專項方案經審批后組織全體施工人員開展安全技術交底工作，確保施工人員對方案的具體要求心中有數;確保所有施工機械設備、材料、工具等完好無損，性能正常，各類施工設備、運輸車輛等嚴禁超負荷使用。重大部件安裝過程中，要預先設置施工作業范圍和進行明確標識，非施工人員嚴禁入內。進入安裝平臺的第一步是對風力發電機組的基礎環境、風力發電機組安裝位置的周邊環境開展檢測和參數復合，諸如基礎環境水平、周邊環境地質發生的沉降狀況等，測量誤差控制在1 mm左右。二是在安裝風力發電機組前，應對相關附件的具體數量進行全面盤點，確保附件數量準確無誤，防止因附件缺失造成安裝施工難以有序進行。在安裝風力發電機組時，應考慮風速因素，如果風速約6 m/s時，應增加拉扯纜風繩的施工人員;如果風速約10 m/s時，應引入機艙、發電機等開展施工;如果風速超過10 m/s，則不適宜開展風力發電機組安裝施工。三是在開展機艙安裝過程中，結合主吊位置對機艙口朝向進行確定，防止機艙口朝向影響葉輪安裝，還要做好電機對接仰角控制工作，使仰角呈85°左右。安裝前，應調節好液壓油缸，使液壓油缸與發電機保持在水平狀態。

3.5 施工物料安全管理實踐

風電設備通常為超長、超寬、超重的部件，不僅場內運輸不便，場外運輸也是影響工程項目順利進行的一大因素。山地風電場風力發電機組安裝應結合工程項目的實際情況，考慮葉片因素，設立塔筒堆放場地，一方面要防范供貨、運輸不連續的風險;另一方面要確保場內安裝施工連續;在施工時，避免因設備運輸周期長導致設備難以按時到位而出現吊裝窩工。設備安裝過程中，由于吊裝平臺狹窄，風機設備不便存放，分散的風機機位、風機點位偏長，因此可以在風機檢修支路段設置錯車位，確保載重設備車輛與空車錯車，提升安裝效率。

4 結語

現階段，我國山地風電場所處地理方位相對偏僻，加之施工環境不盡如人意，所以做好施工控制工作至關重要，安裝技術作為施工中十分重要的一環，必須進行全面且深入的研究。為順利實現我國的可持續發展戰略，風電場項目要提升風能利用率，從基礎著手，合理選擇山地風電場風力發電機組類型、場地，并對施工中施工環境、施工人員、施工設備等因素開展全面的安全分析和管理，切實提升風力發電機組的安全施工水平。

參 考 文 獻

[1]黃海兵，胡剛.山地風電場機組安裝工程建設探討[J].水電站機電技術，2015，12（8）：88-92.

[2]歐東海.淺論山地風電場風力發電機組吊裝安全管理[J].城市建設理論研究：電子版，2014，12（16）：200.

[3]陳榮盛，等.山地風電場風電機組優化選型探討[J].現代制造技術與裝備，2017，11（252）：48-49.

[4]邵兆宏.山地風電場風力發電機組吊裝安全管理分析[J].建筑工程技術與設計，2017，10（28）：1415.

[5]馬純.淺談山地風電風機基礎土建施工難點及質量控制要點[J].百科論壇電子雜志，2019，19（4）：9556.

[6]羅平，李鳳仙.山地風電場風力發電機組安裝安全技術研究[J].山西建筑，2019，45（18）：87-89.