阿曼IBRI 500 MW光伏項目主變壓器平穩就位工藝研究

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走出國門參與世界范圍內工程項目的投資、建設、運營等業務,其涉及能源、交通運輸、工業廠房、城市建設等各行各業,而這些項目的建設都將涉及到大型設備的運輸就位、安裝調整等施工難題。阿曼IBRI 500 MW光伏發電項目是由中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司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大型清潔能源光伏發電項目,該項目位于阿曼IBRI(益貝利)市區西北方向30 km處,緊鄰益貝利燃氣發電廠,所處地區屬于熱帶沙漠氣候,常年溫度較高。

我公司承擔了EPC總承包項目中的升壓站土建及設備安裝工作。因受特殊情況影響,現場的施工進度和物流進度均受到很大影響,且因主變壓器鋼結構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場后不具備使用大型吊裝機械設備進行主變壓器卸車就位的條件。我方管理與技術人員結合現場實際情況并經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、安全質量可靠等優勢,特別是對于場地條件受限、設備重量大、當地起重機械吊裝能力較低的地區采用該方法能夠取得很好的效果。

2 主變壓器就位技術分析

2.1 傳統的主變壓器就位技術

傳統的主變壓器卸車就位方法主要為:(1)當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、緩慢卸去千斤頂的壓力使其降落在滾杠上,利用提前埋設在就位位置Y軸的地錨、結合鏈式手拉葫蘆將主變壓器拉至就位位置,搭設臨時支墩結合千斤頂頂升主變壓器、拆除主變壓器下方的臨時設施使主變壓器就位,再次利用鏈式手拉葫蘆微調主變壓器X軸和Y軸就位中心點,從而完成主變壓器的就位;(2)當裝運主變壓器的運輸車到達就位工況后,利用起重機械設備起吊主變壓器[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軸利用預埋的地錨結合鏈式手拉葫蘆調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

因受特殊情況影響,導致現場施工進度及物流進度均嚴重滯后。我公司本著“干一個項目,履約好一個項目”的理念,根據現場實際情況并結合工期要求等因素綜合考慮后,在保證安全、質量的前提下,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,其在進度、安全、質量、成本控制方面與傳統的主變壓器卸車就位方法相比具有顯著的優勢,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:平整運輸道路和主變壓器就位場地以滿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,以減少后期重復調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、牢靠,待檢查確認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,底部設八組滾輪,每6個滾輪為一組,兩側各焊接兩個L型掛板以防止滾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,防止出現一側受力大、一側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。根據主變壓器本體上設置的拖動點位置,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生偏斜時能夠對其及時進行調整,在主變壓器前進方向的反方向設置了一組拉索工具,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。各項準備工作、檢查工作完成并經確認無誤后,由卸車總指揮統一發號施令,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是否偏向、滾輪滑車平臺的轉動是否正常、反方向拖動手扳葫蘆余量是否合適等。如有異常情況應及時停止,待糾偏或消除隱患后再繼續拖動主變壓器前進。

圖3 拖動主變壓器前進示意圖

(5)架設激光儀。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一臺激光儀,調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,根據主變壓器本體中心點與激光射線之間的距離數值判斷主變壓器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。當主變壓器本體X軸和Y軸中心點與就位位置架設在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。將預先制作好并放置在主變壓器就位位置的鋼支墩進行調整并擺好位置,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,確認無誤后緩慢卸去千斤頂壓力將主變壓器平穩落在混凝土基礎上。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軸架設的激光儀射線以及和混凝土基礎上的中心線是否對齊,待確認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具有的優勢

3.1 施工進度和質量

(1)傳統卸車就位工藝。傳統的卸車就位方法需要提前準備大量的枕木、制作鋼管滾筒或租賃大型的起重機械設備,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整,導致其操作難度大且耗時費力。而使用大型起重機械設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拆除吊具吊索后還需使用千斤頂、鋼滾筒結合地錨拉索的方式對主變壓器本體進行二次調整,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,在其前期的施工準備工作中不需要耗費大量的人力物力、準備卸車就位工作的材料及設備,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內即可以完成整個工作;在施工質量控制方面,因滾輪滑車平臺的穩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,待調整好主變壓器本體位置后再平穩頂升主變壓器、拆除滾輪滑車平臺及運輸型鋼等其他設施,緩慢卸去千斤頂壓力,使主變壓器本體平穩地落在混凝土基礎上。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,其在施工進度和質量控制方面均極大地優于傳統卸車就位方法。

3.2 施工的安全性

(1)傳統卸車就位工藝。在傳統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之間鋪滿枕木,但枕木的鋪設為搭積木方式,因而不能形成一個整體,其整體結構性和受力性都不穩定,存在極大的安全隱患;其次,在枕木上鋪設多根鋼制滾筒且因滾筒之間分散、不連貫,極易發生滾筒因轉矩和轉數不一致而發生主變壓器偏離行進方向并難以調整和主變壓器前進速度過快而導致其無法控制、造成安全事故,對人員和設備都很容易造成人身傷亡和財產損失,安全隱患極大;如使用大型起重機械設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,對起重機械設備站位的地質條件、地理環境、起重設備的吊裝能力以及起吊主變壓器的吊具等都有著極其嚴格的要求,起重機械設備的操作員、司索員、指揮員和安全管理人員都必須具有良好的職業素養和專業技能知識。但既使是在如此嚴格的安全保障前提下也極易發生安全事故,其不可控因素太多,安全風險隱患太大。

(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,不會因為兩側頂升或降落速度不一致而造成主變壓器本體傾斜、導致安全事故的發生。在滾輪滑車平臺的兩側各焊接一個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整,行走時主變壓器本體設備的重心低且行進速度容易控制,所有操作均由總指揮統一協調指揮,出現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于傳統主變壓器卸車就位施工工藝方法。

3.3 環境的適應性

(1)傳統卸車就位工藝。從適用環境方面進行分析比較。在傳統施工方法應用過程中,其極大程度地受到主變壓器卸車就位場地地質條件、地理環境、主變壓器本體運輸重量、當地起重機械設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生安全事故而造成生命財產的損失。使用大型起重機械設備吊裝卸車就位主變壓器,其對就位場地的地質環境條件和當地起重機械設備的吊裝能力是一個極大的考驗,且很多地區沒有大型起重機械設備可用,而從其他地區調用大型起重機械設備將使成本和時間的支出增加許多,不符合節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境和多類設備重量,與傳統施工方法相比,其優勢巨大。

4 結 語

滾輪滑車平臺及地錨拉索平穩卸車就位工藝的研究和應用在阿曼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備重量大、場地條件差、當地吊裝機械設備能力限制而造成現場設備卸車就位施工難度大、安全隱患高等問題困擾時,與傳統主變壓器卸車就位方法相比,其在施工進度、安全保障、質量控制和成本方面具有較為明顯的優勢。隨著更多的中國企業走出國門參與到世界能源、運輸、工業等項目的投資建設運營中,采用滾輪滑車平臺及地錨拉索技術進行平穩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,所取得的經驗可為更多類似工程的施工借鑒和參考。