許海楠，劉志遠(yuǎn)

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

近年風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目大規(guī)模開(kāi)發(fā)，山地風(fēng)電項(xiàng)目的難點(diǎn)往往在于風(fēng)機(jī)的吊裝，趙紅軍［1］、張棟［2］等人研究了山地風(fēng)電場(chǎng)吊裝技術(shù)，但西藏地區(qū)風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)進(jìn)展緩慢，除了龍?jiān)措娏驹?013年完成過(guò)那曲高海拔風(fēng)電項(xiàng)目［3］，目前在西藏地區(qū)尚未建成其他風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目，主要原因如下：（1）消納較困難，成本高；（2）原材料價(jià)格、施工機(jī)械成本、人力成本較高；（3）氣候條件復(fù)雜，高寒、缺氧等特點(diǎn)導(dǎo)致施工難度增加；（4）吊裝空窗期短，吊裝難度增加。本文基于西藏超高海拔地區(qū)實(shí)驗(yàn)性風(fēng)電開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用（第一階段）項(xiàng)目，詳細(xì)介紹了吊裝施工工藝，為后期西藏地區(qū)風(fēng)機(jī)安裝提供借鑒。

1 工程概況

西藏超高海拔地區(qū)實(shí)驗(yàn)性風(fēng)電開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用（第一階段）項(xiàng)目，位于山南市措美縣中部、哲古鎮(zhèn)南部區(qū)域。整個(gè)場(chǎng)址平均海拔高度介于5000～5065m之間［4］。

風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量22MW，擬安裝10臺(tái)單機(jī)容量2.2MW風(fēng)電機(jī)組?；诳蒲幸约捌渌矫娴奶厥饪紤]，風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃分期實(shí)施：一期先行建設(shè)運(yùn)行2臺(tái)超高海拔風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)樣機(jī)，綜合檢驗(yàn)超高海拔風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的適應(yīng)性，分別采用科技項(xiàng)目參與單位包括東方電氣DEW-D2500-H90和浙江運(yùn)達(dá)WD131-2200風(fēng)電機(jī)組各1臺(tái)，單機(jī)容量2.2MW，總裝機(jī)容量4.4MW。風(fēng)機(jī)吊裝特性見(jiàn)表1和表2。

表1 東電風(fēng)機(jī)各部件主要參數(shù)

表2 運(yùn)達(dá)風(fēng)機(jī)各部件主要參數(shù)

2 吊裝特點(diǎn)

風(fēng)電場(chǎng)地處超高海拔山區(qū)，主要吊裝特點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾方面：

超高海拔地區(qū)的風(fēng)機(jī)設(shè)備吊裝經(jīng)驗(yàn)缺乏，可能存在困難預(yù)估不足、準(zhǔn)備不充分的情況；

高海拔高寒、氣溫低、缺氧環(huán)境、強(qiáng)輻射環(huán)境，且吊裝人員均為內(nèi)地人員，對(duì)此惡劣環(huán)境適應(yīng)能力未可知；

氣候條件惡劣、吊裝窗口期短、吊裝工期可能被迫延長(zhǎng)；

超高海拔地區(qū)，平均含氧量較內(nèi)地低許多，存在機(jī)械設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的問(wèn)題。

3 吊裝準(zhǔn)備

3.1 吊裝人員基本要求

從事本次吊裝作業(yè)的人員，應(yīng)針對(duì)性挑選年輕身體素質(zhì)較好的中青年作為主要?jiǎng)趧?dòng)力，在進(jìn)場(chǎng)前對(duì)每個(gè)人進(jìn)行針對(duì)性體檢，確保進(jìn)場(chǎng)施工人員的身體健康。

從低海拔入藏的人員，應(yīng)提前3天以上到場(chǎng)進(jìn)行高原環(huán)境的適應(yīng)，未能適應(yīng)高海拔低溫低氧環(huán)境的人員嚴(yán)禁進(jìn)入施工現(xiàn)在作業(yè)。

開(kāi)工前，施工人員應(yīng)進(jìn)行相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)，熟悉工程概況、設(shè)計(jì)圖紙、施工技術(shù)要求，掌握相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、施工工藝及檢查細(xì)則。

3.2 風(fēng)機(jī)機(jī)組設(shè)備準(zhǔn)備

除葉片外，所有風(fēng)機(jī)機(jī)組設(shè)備均放置于吊裝平臺(tái)內(nèi)，平臺(tái)頂面尺寸為40m×50m，葉片放置于場(chǎng)址附近的堆場(chǎng)，需采用揚(yáng)舉車換裝后運(yùn)輸?shù)斤L(fēng)機(jī)平臺(tái)。

當(dāng)風(fēng)機(jī)設(shè)備完成開(kāi)箱驗(yàn)收后，還應(yīng)對(duì)塔筒與塔筒、機(jī)艙與塔筒、機(jī)艙與發(fā)電機(jī)、葉片與輪轂及輪轂與機(jī)艙／發(fā)電機(jī)間的螺栓連接副進(jìn)行抽樣復(fù)檢；螺母及墊片主要檢測(cè)項(xiàng)目為維氏硬度；螺栓主要檢測(cè)項(xiàng)目為抗拉強(qiáng)度值、規(guī)定非比例延伸0.2%的應(yīng)力值、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率。

送檢樣品各項(xiàng)指標(biāo)需要符合規(guī)范GB／T32076.7—2015《預(yù)載荷高強(qiáng)度栓接結(jié)構(gòu)連接副》第7部分：M39-M64大六角頭螺栓和螺母連接副、GB／T3098.1—2010《緊固件機(jī)械性能、螺栓、螺釘和螺柱》相關(guān)要求。

3.3 吊裝機(jī)械準(zhǔn)備

3.3.1 機(jī)械設(shè)備配置計(jì)劃

為確保吊裝過(guò)程中的安全，根據(jù)風(fēng)機(jī)設(shè)備的重量、外形尺寸、吊裝高度及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及現(xiàn)場(chǎng)吊裝條件，綜合經(jīng)濟(jì)安全可行的施工方針，選擇1臺(tái)中聯(lián)QUY650W履帶式起重機(jī)進(jìn)行主體設(shè)備的吊裝工作。采用1臺(tái)80t汽車吊、1臺(tái)70t履帶吊、2臺(tái)平板拖車配合主吊吊裝及轉(zhuǎn)場(chǎng)（見(jiàn)表3）。

表3 機(jī)械設(shè)備配置計(jì)劃

3.3.2 起重設(shè)備的檢驗(yàn)

進(jìn)場(chǎng)前檢驗(yàn)。起重設(shè)備應(yīng)出具廠家提供的設(shè)備出廠合格證，并且每年應(yīng)進(jìn)行定期檢測(cè)，由特種設(shè)備檢驗(yàn)中心出具流動(dòng)式起重定期檢測(cè)報(bào)告。所進(jìn)場(chǎng)的設(shè)備應(yīng)在檢測(cè)合格有效期內(nèi)。

進(jìn)場(chǎng)組裝后的檢驗(yàn)。起重機(jī)在組裝完成后，應(yīng)目視檢查所有重要部件的規(guī)格及形態(tài)是否符合要求。

起升載荷試驗(yàn)。具體試驗(yàn)負(fù)荷參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 試驗(yàn)負(fù)荷參數(shù)

3.4 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工完畢，安裝前風(fēng)機(jī)混凝土基礎(chǔ)原則上應(yīng)有不少于28d的等強(qiáng)期，達(dá)到100%設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均合格，并出具《基礎(chǔ)檢測(cè)報(bào)告》。當(dāng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土需要在未完全達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，進(jìn)行吊裝時(shí)，需對(duì)混凝土實(shí)體強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，混凝土實(shí)體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%以上強(qiáng)度時(shí)，方可進(jìn)行吊裝作業(yè)。高強(qiáng)度后澆帶強(qiáng)度檢測(cè)原則上與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)檢測(cè)要求一致。

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)回填完成后，應(yīng)對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的接地電阻值進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)不大于4Ω的要求。

在吊裝風(fēng)機(jī)設(shè)備前應(yīng)對(duì)上錨板水平度進(jìn)行驗(yàn)收，要求小于1.0mm時(shí)，即為合格。

在完成風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)回填后，應(yīng)對(duì)回填區(qū)域的土石料展開(kāi)干重度檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求的不低于18kN·m3時(shí)，即為合格。

為了保證吊裝作業(yè)安全，對(duì)吊機(jī)站位點(diǎn)的地面應(yīng)進(jìn)行碾壓和平整，場(chǎng)平壓實(shí)系數(shù)不得小于0.94。

在規(guī)劃好主吊站位位置后，應(yīng)組織對(duì)該位置的場(chǎng)地承載力進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出的地基承載力應(yīng)不低于驗(yàn)算的承載力最小值，當(dāng)承載力檢測(cè)不能滿足需要時(shí)，應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地復(fù)壓并復(fù)檢。

吊裝平臺(tái)面積應(yīng)在1500～2000m2，滿足風(fēng)機(jī)設(shè)備卸貨及主吊轉(zhuǎn)運(yùn)組裝。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)放置在平臺(tái)邊角處，增大機(jī)位面積利用率；機(jī)位平臺(tái)朝外100m道路盡可能形成直路，給吊機(jī)組裝提供場(chǎng)地；機(jī)位平臺(tái)周邊無(wú)空障，滿足葉輪組裝時(shí)三片葉片的組裝空間。

兩機(jī)或多機(jī)抬吊時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算每個(gè)吊車的負(fù)荷率；采用雙機(jī)抬吊作業(yè)時(shí)，應(yīng)選用起重性能相似的起重機(jī)進(jìn)行。抬吊時(shí)應(yīng)統(tǒng)一指揮，配合協(xié)調(diào)，荷載應(yīng)分配合理，起吊重量不得超過(guò)兩臺(tái)起重機(jī)在該工況下允許起重量總和的75%。在吊裝過(guò)程中，兩臺(tái)起重機(jī)的吊鉤滑輪組應(yīng)保持垂直狀態(tài)。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速分析

吊裝期間，風(fēng)速要求如下：

（1）露天進(jìn)行起重機(jī)移動(dòng)和吊裝作業(yè)時(shí)，應(yīng)在五級(jí)風(fēng)力以下進(jìn)行；

（2）2機(jī)抬吊作業(yè)時(shí)，吊裝期間的風(fēng)速應(yīng)控制在五級(jí)風(fēng)力（＜8.0m／s）以內(nèi)；

（3）葉片和風(fēng)輪吊裝作業(yè)時(shí)，吊裝期間的風(fēng)速應(yīng)控制在五級(jí)風(fēng)力（＜8.0m／s）以內(nèi)；

（4）機(jī)艙（東電）、塔筒、發(fā)電機(jī)吊裝作業(yè)時(shí)，風(fēng)速應(yīng)控制在五級(jí)風(fēng)力（＜10.7m／s）以內(nèi)；運(yùn)達(dá)機(jī)艙吊裝期間，風(fēng)速應(yīng)控制在五級(jí)風(fēng)力（＜8m／s）以下；

（5）五級(jí)以上大風(fēng)（＞10.7m／s）停止所有吊裝作業(yè)。

現(xiàn)場(chǎng)共布置1座測(cè)風(fēng)塔［5］，根據(jù)2019—2020年完整年的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)分析，5月至6月是進(jìn)行吊裝的窗口期。

（1）吊裝窗口期大部分集中在7：00—13：00之間，部分時(shí)段13：00以后也存在吊裝窗口期；

（2）從風(fēng)速變化上來(lái)看，若7：00—8：00期間風(fēng)速在允許吊裝風(fēng)速以內(nèi)，則7：00—13：00之間，風(fēng)速滿足吊裝要求的概率較大；

（3）風(fēng)速突變的情況多，從小風(fēng)時(shí)段突躍至大風(fēng)時(shí)段僅需1h時(shí)間；

（4）對(duì)2019年和2020年5月初至6月底，80m高度的風(fēng)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，滿足吊裝窗口期（7：00—13：00之間）的天數(shù)分別為29d和27d，占比約47.5%和44.3%；小時(shí)數(shù)分別占白天可供作業(yè)時(shí)間（7：00—21：00之間）總小時(shí)數(shù)的42%和49%。具體風(fēng)速關(guān)鍵指標(biāo)如表5所示。

表5 風(fēng)速關(guān)鍵指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

4 吊裝施工

4.1 吊裝步驟

塔基平臺(tái)及電氣柜安裝—塔筒安裝—機(jī)艙吊裝—發(fā)電機(jī)吊裝（運(yùn)達(dá)機(jī)型無(wú)此步驟）—葉輪吊裝—安裝其余附件—電氣安裝—安裝電梯／助爬器—完工。

4.2 吊裝過(guò)程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

（1）根據(jù)吊裝施工單位施工日志，2021年5月10日至2021年6月6日完成2臺(tái)試驗(yàn)風(fēng)機(jī)的吊裝，合計(jì)28天，平均每臺(tái)風(fēng)機(jī)吊裝時(shí)間需14d，而常規(guī)山地風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)吊裝時(shí)間一般為4～5d。

（2）實(shí)際吊裝過(guò)程中，考慮氣溫的影響，每天實(shí)際工作時(shí)間為7點(diǎn)—17點(diǎn)，實(shí)際吊裝利用小時(shí)數(shù)占比為31%，平均風(fēng)速為9.7m／s。

（3）對(duì)比表4和表5，平均風(fēng)速相差不大，但實(shí)際利用的小時(shí)數(shù)跟測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值相差較大，其中主要原因是當(dāng)?shù)跹b工作進(jìn)行到葉輪組裝時(shí)，需要的風(fēng)速條件（≤4m／s）更嚴(yán)苛，而在5月至6月區(qū)段，該種風(fēng)速條件難以達(dá)到，導(dǎo)致需要的時(shí)間更長(zhǎng)。

5 結(jié) 論

（1）對(duì)于西藏超高海拔地區(qū)選用650t履帶吊進(jìn)行2.2MW風(fēng)機(jī)機(jī)組的吊裝是可行的，但所需吊裝時(shí)間較常規(guī)山地風(fēng)電場(chǎng)更長(zhǎng)。

（2）通過(guò)對(duì)測(cè)風(fēng)塔反饋的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)和實(shí)際吊裝時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)對(duì)比，測(cè)風(fēng)塔反饋的數(shù)據(jù)有一定參考性，但需考慮葉輪組裝時(shí)需要的更低的風(fēng)速要求。

（3）目前僅完成2.2MW風(fēng)機(jī)機(jī)組的吊裝，缺乏更大機(jī)型的吊裝數(shù)據(jù)，有一定的局限性。