張鋒凌，鄒慧芳，顧 冬，王漢蒙，薛 原，饒 琪，王欽永，張鳳舉，鄒麗文

(中建三局第二建設工程有限責任公司，湖北 武漢 430074)

0 引言

塔式光熱電站為清潔能源新技術，是一種集中式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其原理是采用數(shù)量龐大的可獨立追蹤太陽的定日鏡，將陽光反射至吸熱塔頂部吸熱器上，通過加熱吸熱器中的熱工介質(zhì)實現(xiàn)光能到熱能的轉(zhuǎn)化。鏡場定日鏡是光熱電廠重要組成部分，施工質(zhì)量將直接影響投運過程中的運行效率，進而影響整個塔式光熱電站項目發(fā)電效率，因此，如何高質(zhì)、高效地完成全場定日鏡施工是塔式光熱項目產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的難題之一。目前，定日鏡施工無成熟的工具和經(jīng)驗可借鑒，本文依托海外某950MW光熱光伏混合電站項目，研究了塔式光熱電站定日鏡上部結(jié)構(gòu)快速安裝技術。

1 工程概況

海外某950MW光熱光伏混合電站塔式機組為100MW，塔式鏡場占地面積約8km2，定日鏡7萬面，圍繞吸熱塔圓形排列。單面定日鏡上部結(jié)構(gòu)主要由扭矩管(TT)、方位角驅(qū)動(AD)、俯仰角驅(qū)動(ED)、鏡片(MA)與動力控制模組(PCM)等組成(見圖1)。組裝完成的定日鏡鏡片尺寸為5.73m×4.50m，由4片尺寸為2 250mm×2 850mm×4mm、反射率>93.5%的超白浮法玻璃組裝而成。

圖1 定日鏡構(gòu)件組成

2 施工工藝流程

定日鏡上部構(gòu)件安裝工藝流程如圖2所示。

圖2 定日鏡上部構(gòu)件安裝工藝流程

3 扭矩管與方位角驅(qū)動組件安裝

3.1 組件預組裝

3.1.1組件(TT-AD桿)

扭矩管(TT)為1根鍍鋅鋼管，長5 020mm、直徑166.3mm，為定日鏡鏡片的橫向支撐主龍骨，與鏡片通過自身6個A形盤與豎向次龍骨銷釘連接。方位角驅(qū)動(AD)為定日鏡水平旋轉(zhuǎn)基座，與扭矩管中間2片支座卡扣連接，并采用6個鉚釘固定。扭矩管與方位角驅(qū)動組件安裝完成效果如圖3所示。

圖3 扭矩管與方位角驅(qū)動組件安裝完成效果

3.1.2預組裝

因扭矩管構(gòu)件長、施工操作不便，為提高扭矩管與方位角驅(qū)動2個組件預組裝效率，在加工場地借助自行設計發(fā)明的操作平臺(見圖4)，以固定扭矩管和方位角驅(qū)動構(gòu)件，方便調(diào)整、對準扭矩管與方位角的錨固點快速進行組裝。

圖4 定制操作平臺設計三維效果

3.1.3俯仰角臨時固定桿安裝

組件組裝完成后，安裝臨時固定桿，此臨時固定桿在前期替代俯仰角驅(qū)動，用于固定俯仰角。安裝步驟為：將臨時固定桿下方螺栓孔與方位角驅(qū)動固定連接，再將臨時固定桿插銷固定孔1與扭矩管固定，保證鏡片組件安裝過程中鏡片仰角固定為90°，以便工人安裝鏡片。

后期鏡片安裝完成后，須松開固定孔1，將固定孔2與扭矩管固定，保持鏡片仰角0°(水平方向)，可避免因現(xiàn)場風力過大造成鏡片損壞。臨時固定桿三維設計如圖5所示。

圖5 臨時固定桿三維設計

3.2 批量轉(zhuǎn)運

采用定制轉(zhuǎn)運架將已預組裝完成的TT-AD桿運輸至現(xiàn)場，每個轉(zhuǎn)運架可裝載10根TT-AD桿，1輛拖車每批次可轉(zhuǎn)運4～6個轉(zhuǎn)運架。

3.3 組件安裝

TT-AD桿底端與立柱頂端均設有法蘭盤，2個法蘭盤通過6個鉚釘連接。根據(jù)起重機吊臂覆蓋范圍，選用1臺25t汽車式起重機將TT-AD桿吊放至立柱頂端后，校調(diào)方位角驅(qū)動的法蘭孔位與立柱法蘭孔位匹配，然后采用專用錨固槍進行錨固。

4 鏡片組件安裝

4.1 預組裝

1面定日鏡由4面鏡片組成，將2面鏡片背面縱向粘接3根支撐桿，上、下拼接為半面定日鏡，集中轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場安裝。

4.2 轉(zhuǎn)運

將組裝完成的半面定日鏡放置在定制的鏡面存儲架，采用16t叉車將自制鏡片組件存儲架運至16t平板起重機上集中轉(zhuǎn)運，每個存儲架可存放38片半面定日鏡。

4.3 安裝

4.3.1吊裝就位

鏡片運輸至現(xiàn)場后，采用25t起重機吊起真空吸盤，通過工人牽引將真空吸盤居中對稱在鏡面上吸附牢固，起重機與工人配合牽引吸盤兩側(cè)牽引繩，將鏡片組件轉(zhuǎn)移至立柱與扭矩管方位角驅(qū)動組件處。

4.3.2固定組裝

按照先中間后兩邊的順序依次將鏡片組件的3根鏡片支撐桿與扭矩管A形盤通過擴孔銷連接固定。單根支撐桿固定順序為：先將扭矩管上的A形盤頭部與鏡片支撐桿中間部位固定連接，再將支撐桿2根斜撐拉出，與扭矩管A形盤上、下2個連接點采用銷釘固定。

鏡片安裝過程中，支撐臂與扭矩管上的擴孔銷銷孔難以完全對準，對孔與穿銷耗費許多人力、工時，大幅降低整個鏡場的安裝效率。為提高安裝效率，自行發(fā)明了擴孔銷導向頭輔助安裝，導向件柱形段與擴孔銷連接，使用時首先將擴孔銷導向件柱形段插入擴孔銷擴口內(nèi)，連接后將擴孔銷導向件錐形段插入扭矩管與支撐臂未完全對齊的擴孔銷銷孔內(nèi)，將擴孔銷導向件連同擴孔銷一同錘入擴孔銷銷孔，入孔后將導向件拔出循環(huán)使用。

半面定日鏡的9個擴孔銷均插入連接孔后即可移開吸盤，所有擴孔銷擴孔緊固后進行1次目測檢查，避免漏擴，安裝完成后再以相同方式進行另外半片定日鏡安裝，鏡片安裝完成后利用臨時支撐桿調(diào)整并固定，使鏡面與地面平行。每組定日鏡鏡片的安裝時間為15～20min。

5 輔助構(gòu)件安裝

5.1 俯視角驅(qū)動安裝

待鏡片組件安裝完成后，取掉扭矩管與方位角驅(qū)動上的臨時支撐桿，安裝俯仰角驅(qū)動。俯仰角驅(qū)動由H孔連接扭矩管、G孔連接方位角驅(qū)動組成。俯仰角驅(qū)動與扭矩管采用開口銷連接，與方位角驅(qū)動采用螺栓連接，俯仰角驅(qū)動安裝完成后鏡面仍水平放置。

5.2 動力控制模組安裝

5.2.1預組裝與轉(zhuǎn)運

將模組支架、光伏板、信號盒與連接線纜進行預組裝，形成一套動力控制模組。每組動力控制模組預組裝時長約2min，將預組裝完成的動力控制模組利用定制轉(zhuǎn)運架批量運輸至現(xiàn)場。

5.2.2動力控制模組安裝

將動力控制模組支腿安裝入鏡子中間支撐桿內(nèi)并對好連接孔位，光伏面朝向鏡面，動力控制模組支腿與鏡片支撐桿采用開口銷連接。

5.2.3線纜安裝

將標注有“WHCM”的線纜與動力控制模組信號盒連接，線纜沿鏡面中部上段鏡片支撐桿走線至分線盒，過程中采用3個專用固定線卡與支撐桿卡牢；將標有“ED”的線纜與俯仰角驅(qū)動連接走線至分線盒，采用2個專用線卡卡牢。

6 施工要點及注意事項

1)通過定制操作平臺將扭矩管與方位角驅(qū)動組件進行預組裝，確保6根鉚釘完全緊固。

2)TT-AD桿安裝在立柱上，確保螺母與法蘭盤平齊，傾斜度≤3°。

3)鏡片預組裝時確保支撐粘膠密實，并通過鏡片質(zhì)檢車間紅外掃描檢測成品鏡片組件，確保鏡片預組裝無任何問題后運輸至現(xiàn)場。

4)定日鏡組裝完成后進行通信信號、反光率及對焦調(diào)試后，進行鏡片俯角調(diào)試，俯角需達到90°，且鏡片不得與地面接觸。

7 結(jié)語

1)通過定制操作平臺及臨時固定桿，調(diào)整、對準扭矩管與方位角驅(qū)動錨固點進行快速、準確安裝，提高了扭矩管與方位角驅(qū)動組件預組裝效率，有利于大規(guī)模設備分散安裝。

2)通過定制轉(zhuǎn)運架，增大TT-AD桿單次準運數(shù)量，進而縮短運輸時間，提高定日鏡整體安裝效率。

3)通過定制的鏡面存儲架，增大定日鏡單次轉(zhuǎn)運數(shù)量，進而縮短運輸時間，同時有效避免定日鏡在運輸過程中的損壞，提高了定日鏡整體安裝效率。

4)通過定制的擴孔銷導向頭輔助安裝，減小了銷釘安裝難度，提高了銷釘安裝效率。

5)塔式光熱電站定日鏡快速安裝采用流水施工，所有工序同時進行，每組定日鏡安裝的平均施工時長為20min，縮短了施工周期。