陸上風力發電設備安裝施工技術研究

中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院巖土工程有限公司 張文海

中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司 張尚鵬

1 陸上風力發電監督要求

2022年11月，國家能源官網發布“國家能源局綜合司關于公開征求火力發電、輸變電、陸上風力發電、光伏發電等四類建筑工程質量監督檢查大綱”的相關內容，要求各企業單位要全面落實工程建設參建責任主體質量責任化發展機制。為更好地踐行“放管服”的原則，考慮到陸上風力發電建設項目升壓站建設周期較短，要提高階段性作業監督水平。尤其是對發電設備的管理，要充分關注實際管理要求和規范，更好地滿足施工作業標準，提高施工主控效果，從而減少發電設備安裝處理不當對后續運營管理產生的不良影響。

2 陸上風力發電設備安裝施工技術方案

基于陸上風力發電設備安全運行要求，要結合工程項目的具體情況開展針對性施工作業方案，維持整體施工處理環節的可控性和標準性，整合具體的施工應用管控模式，維持多元化管理以及檢查控制環節的平衡，更好地實現綜合發展目標。

2.1 案例

本文以A 風電清潔供暖項目為例，現場地勢較為平坦，施工作業為第一年11月份到第二年的5月份，因此，施工作業期間多為大風、低溫環境，為此，為更好地提升資源應用效率，現場安裝30臺風機，型號為W3450-146，整體輪轂安裝高度設定為90m，工程項目總裝機容量為100MW。與此同時，工程項目還設置了底段塔筒、二段塔筒、三段塔筒、四段塔筒各29套[1]。

2.2 設備安裝施工技術要點

2.2.1 設備選型

依據工程項目的實際情況，結合具體的施工作業方案要求，要保證主吊設備選型的合理性和科學性，盡可能地維持施工項目的整體進度水平。在主吊選型工藝開始后，要對現場的地形結構、施工作業環境以及風機設備特性予以評估，建立綜合分析模式，配合調配主吊車的方式，及時落實額定起重能力分析狀態，有效了解不同工況參數環境下設備的吊裝能力，并對比起吊重量從而計算負載率。

第一，吊車為ZCC800T-9800，工作半徑為18m，額定起重量為160t，機艙起吊重量為150t，負載率為93.7%。設備采取雙卷揚模式，提升速度較快且無須拆解就能轉場行走。

第二，吊車為SCC6500A，工作半徑為20m，額定起重量為180t，機艙起吊重量為150t，負載率為83.8%。設備采取雙卷揚模式，提升速度較快，但是需要拆解主臂等結構才能轉場行走。

第三，吊車為SCC8000A，工作半徑為18m，額定起重量為175t，機艙起吊重量為150.5t，負載率為86%。設備采取雙卷揚模式，提升速度較快，但是需部分拆解后進行轉場行走。

第四，吊車為QUY750，工作半徑為18m，額定起重量為168t，機艙起吊重量為149.5t，負載率為88.9%。設備采取雙卷揚模式，提升速度較快，但是需部分拆解后進行轉場行走。

與此同時，要按照行進單車起吊負荷率的計算，其中，G 表示設備吊裝重量，也就是起重機吊裝作業中的實際荷載。表示的是設備的實際重量、表示的是起重機吊鉤重量、表示的是吊索具的重量，表示的是動載荷系數[2]。

在全面分析負荷率、提升速度、行走便捷性等因素后，判定ZCC800T-9800研究存在履帶負荷率超90%的情況，最后選取QUY750作為起吊設備，各方面具有一定的優勢，且設備價格相對偏中低，也能更好地提升項目施工作業的成本管理水平，盡可能地滿足性價比要求。

2.2.2 準備工作

基于工程項目整體作業要求，要整合具體的作業內容，充分落實精細化準備工作，確保相應作業處理環節銜接的可靠性和規范性。并且，在吊裝平臺修筑作業開始前，要盡量減少占地面積，及時存放風機設備，減少二次倒轉或者是過度占地等問題對后續施工作業產生的影響。

第一，要落實規范化規劃管理作業內容，保證相應設備應用運行和管控環節都能落實到位，并且，吊裝平臺修筑處理工作開始前還需要組織吊裝起重設備管理人員進行現場勘察，充分了解工程項目的實際作業情況，維持設備管理工作的科學性和規范性。

第二，要結合機位所在位置進行地形、道路走勢、塔筒擺放、主吊車站位等基礎情況完善相應工作，滿足統一現場測算和推演工作的基本需求。與此同時，要對每臺機位進行擺放方案的定制處理，積極落實“一機一方案”的應用管理原則[3]。施工現場布置如圖1所示。

圖1 施工現場布置

第三，葉片供貨管理工作中，要確保能落實點對點溝通管理機制，結合葉輪組裝時間提前一天將其運輸到指定地點，維持統一化管理控制工作的水平，并更好地滿足場地綜合應用的管理標準。需要注意的是，相應結構要固定在基礎位置上，更好地規避二次轉倒、起吊等問題，從根本上避免了冒險違規操作等環節造成的安全隱患。

2.2.3 安裝作業

結合陸上風力發電設備管理控制要求，在實際安裝作業中，要統籌關注安全、環保、經濟等因素，保證安裝處理環節的可控性和科學性，確保風機設備卸車、塔筒吊裝、機艙安裝以及葉輪吊裝等作業內容都能逐步落實，維持整體控制環節的質量效果。

一是卸貨存放，在發電設備安裝工作開始前，要按照規范化流程完成風機設備的卸貨和存放處理，并且，要關注吊裝設備的具體選型工作，結合設備卸貨要求完善工作內容，并匹配專業的吊具進行卸車操作。與此同時，要結合機艙和輪轂設備防護要求，有效避免雨雪或者是風沙等對設備內部產生的影響，更好地維持應用控制的基本效果[4]。另外，針對一些直徑較大的塔筒設備，若是存放時間較長，就會出現“失圓”等問題，此時，一般是借助加固塔筒“米字型”支撐結構的方式對其進行應力的釋放處理，維持圓度的同時，避免吊裝作業中因為參數尺寸不匹配影響對接效果。而對于風機葉片的處理，則要依據其空氣動力學特性配合使用殼體式結構設計方案，有效完成葉片吊裝作業內容，并且在相應位置設置專用葉片支架設備，維持支撐結構的穩定性。值得一提的是，若是施工作業區域存在風力較大的區域，出于安裝工作安全考量，要對其進行地錨加固作業。

二是風機基礎檢查，按照土建施工作業以及安裝管理規范程序落實具體工作，確保平臺壓實度、混凝土強度參數以及上錨板水平度等都能滿足規范標準，并對相關數據進行復測和記錄處理，將獲取的信息數據與設計參數予以對比分析，第一時間判定其是否超出允許偏差數值范圍，從而為后續安裝處理環節提供保障。

三是安裝塔筒，依據陸上風力發電設備安裝作業的基本要求，為更好地維持整體工程項目應用控制的質量水平，要對塔筒安裝作業予以重視，踐行規范化施工作業方案，保證相應工作流程的可控性和安全性。第一，要對底段塔筒錨栓拉伸過程、塔筒間高強度螺栓連接過程等予以嚴格控制，保證其質量效果滿足規范要求，提高施工作業的安全性，也能為設備后續運行管理予以保障。第二，對初次拉伸數值、二次拉伸數值以及終次拉伸數值予以及時記錄，判定預緊力數值是否滿足規范要求。利用經過校核的專用工具完成作業，使用前要進行數值的準確核對，配合對稱處理的方式逐步開展具體操作流程，保證內部應力得以均勻釋放，需要注意的是，為提高作業的安全性，要著重避免漏打、少打以及超打等問題，依據上部結構安裝作業要求維持預緊力數值的科學性。第三，在每段塔筒結構的上接觸面和下接觸面施工作業中，要利用硅膠槍在法蘭結構內圈和外圈各自完成硅膠注射作業，然后要沿著螺栓孔一圈完成硅膠注射，在實際作業中，保證硅膠注射沒有斷點，維持其飽和度，更好地避免雨水等干擾因素對其安裝質量產生影響。

四是安裝機艙，對于陸上風力發電設備安裝工作而言，機艙的安裝處理環節也非常關鍵，施工作業部門要秉持全過程質量管理要求開展具體工作。起吊作業開始前，要結合運輸限制的具體情況進行臨時性拆分處理，并按照標準要求及時復位，有效完成配對標識的檢查管理，確認機組匹配后進行施工。另外，要保證測風儀、航空燈、避雷針等設備安裝的及時性和標準性，并維持螺栓結構預緊力參數，更好地提高連接效果和整體設施安全控制水平。當拆除主軸承和前機架固定螺栓結構后，要利用雙頭螺柱穿入風輪和主軸連接端的方式保證螺孔操作的穩定性，配合墊片就能盡可能地維持質量效果。除此之外，要確保起吊人員操作管理的科學性，保證相關人員能充分認識到規范施工的重要性，嚴格落實標準化作業內容，踐行實時性管理要求，維持相應作業管理的科學性，并選取自上而下的順序對塔筒法蘭與螺栓的連接過程予以控制[5]。

五是安裝葉輪，在葉輪安裝作業中，要先完成地面組裝處理工作，保證相應環節銜接的可控性和合理性，然后在組裝工作結束且質量匹配標準要求后進行吊裝處理。一方面，組裝環節中要對螺栓的力矩進行嚴格控制，遵循設備以及元件安裝手冊的相關要求，確保對稱拉伸以及逐步拉伸作業有序開展。另一方面，實際施工作業環節中，要對拉伸進行復驗分析，及時查閱拉伸器的次數、現場旁站監督質量等，有效建構完整且科學的施工作業模式，提高對具體施工環節的管控水平。除此之外，起吊作業開始前要對周圍環境進行評估，一般是選取天氣較好且風力較小的環境完成起吊作業，并配合相應的測風軟件，有效評估風力的變化趨勢以及風速的實際情況，更好地避免大風等問題對運行管理造成的影響，從根本上提高吊裝作業的安全性。

六是安裝電氣設備，在完成基礎設備安裝工作后，就要結合陸上風力發電設備管理要求和質量控制標準完成電氣安裝作業，主要的作業對象是機艙、塔筒、塔底柜等，保證電線電纜等基礎電氣元件安裝作業的科學性和可控性。

首先，在安裝作業開始前要進行技術交底，及時了解相應設施的安裝情況，并編制相應的設備安裝指導作業書，確保電氣設施安裝過程不會對設備安裝作業產生影響，聯合設計部門、施工部門以及監理部門進一步提高綜合安裝質量效果。并且，要及時設置安全標識牌，以確保后續作業順利開展。其次，施工作業中要強化現場技術指導水平和監督水平，并要求設備廠家配合落實具體工作，更好地發揮電氣設備元件的應用價值，提高綜合安全管理水平。最后，在安裝處理環節結束后要進行驗收管理，確保相應作業的準確性和安全性，針對存在的問題及時糾正并落實優化調整方案。

3 結語

總而言之，在陸上風力發電設備安裝作業中，要踐行規范化施工作業流程，保證相應作業質量滿足規范要求，提升全過程管理效果，并及時開展驗收工作，為陸上風力發電可持續健康發展奠定堅實基礎。