鄭言

【關(guān)鍵詞】山地風電場;風力發(fā)電機組;安裝安全技術(shù)

【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(yè)的不斷發(fā)展，全國眾多地區(qū)不斷加大了風電建設(shè)力度，在這過程中引發(fā)了一系列風力發(fā)電機組安裝安全事故。近年來，隨著平原地區(qū)風資源開發(fā)逐漸趨于飽和，人們逐漸將關(guān)注度轉(zhuǎn)移至山地風電場的開發(fā)建設(shè)，然而在山地風電場的開發(fā)建設(shè)中，施工環(huán)境惡劣，加之道路坡度偏大、吊裝平臺窄小，增大了風力發(fā)電機組的安裝難度和風險?；诖?，施工企業(yè)在開展風力發(fā)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(huán)境、人員、設(shè)備等影響因素進行全面分析，采用可靠的技術(shù)措施，促進風力發(fā)電機組的安裝安全、有序進行。

1 風力發(fā)電項目施工概述

作為能源結(jié)構(gòu)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(huán)境影響。風力風電項目施工對外部自然環(huán)境因素有較為嚴格的要求。我國擁有豐富風力資源的地區(qū)主要有東部及東南部沿海地區(qū)、北部及西北部草原地區(qū)等。因而，風力發(fā)電項目主要在這些地區(qū)建設(shè)施工。這些風力發(fā)電項目施工會遭受外部環(huán)境因素的影響，比如在沿海地區(qū)，風力風電項目施工會受到潮汐的干擾。此外，因為風力發(fā)電機組的安裝施工主要采用線到點的作業(yè)方式，這種作業(yè)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(shè)備自身影響。現(xiàn)階段，大容量風電機組是行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢，陸上風力發(fā)電機組以1.5～2.0 MW機型為主流產(chǎn)品。這一類型的風力發(fā)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(fā)電塔筒也越來越高，同時風力發(fā)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(shè)備進行運輸、安裝。三是受地形施工位置影響。風力發(fā)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(fā)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(jù)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(qū)的春季、冬季由于積雪、風力過大，會增大風力發(fā)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(qū)而言，夏季雷雨、臺風天氣會對風力發(fā)電項目施工產(chǎn)生極大的影響，但是相對北方地區(qū)，南方地區(qū)的有效施工時間相對較長。所以，在不同地區(qū)進行風力發(fā)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(fā)電機組安裝過程中，參與主體包括業(yè)主、施工方、設(shè)計方、監(jiān)理方等，涉及多個協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)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(fā)電機組采用獨立安裝形式，所以風力發(fā)電項目需要反復轉(zhuǎn)移施工現(xiàn)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(fā)電機組選型

有別于平原地區(qū)，山地風電場通常采用單一的風力發(fā)電機組，山地風電場風力發(fā)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(fā)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(qū)的風速與該地區(qū)山脊海拔高度呈正相關(guān)關(guān)系。所以，在對海拔相對高的山地風電場開展風力發(fā)電機組選型的過程中，應結(jié)合風電場風速轉(zhuǎn)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(jié)合常規(guī)風力發(fā)電機組設(shè)計要求，一般在風力發(fā)電機組類型選擇過程中，應結(jié)合風電場測風塔數(shù)據(jù)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(fā)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(qū)受地形影響，風電場湍流強度還會出現(xiàn)提高等級的情況。所以，在參考風電場測風塔采集數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，應結(jié)合風電場各區(qū)域?qū)嶋H湍流強度開展風力發(fā)電機組選型。

2.3 極端風速

風電場風力發(fā)電機組選型通?？紤]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(fā)電機組的安全等級進行選擇[2]。需要注意的是，在風力發(fā)電項目設(shè)計實踐中，應結(jié)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(zhì)地形和方位比較特殊，為保障風力發(fā)電機組的安全、有序運行，必須做好風力發(fā)電機組安裝位置選擇工作。對于山地風電場風力發(fā)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(qū)域地理環(huán)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(fā)電機組運行過程中，風力資源、氣候條件因素尤為關(guān)鍵。海拔相對較高地區(qū)的風電場風力發(fā)電機組的微觀安裝位置選擇流程如圖1所示。在風力發(fā)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(tǒng)考慮，確保各項因素和條件滿足風力發(fā)電項目施工要求后，即可開展風力發(fā)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(shè)備的承載力、穩(wěn)定性等要求，同時具備充足的安裝控件，確保風力發(fā)電機組可以安全、有序運行[3]。

3 山地風電場風力發(fā)電機組安裝安全技術(shù)管理

3.1 施工環(huán)境因素管理

在山地風電場風力發(fā)電機組安裝過程中，相關(guān)技術(shù)人員應提高對施工環(huán)境因素的重視程度，針對環(huán)境問題制定有效的解決措施，進而提升山地風電場風力發(fā)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(guān)技術(shù)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(shù)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(nèi)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(jié)合平臺實際情況和各機位開展獨立設(shè)計，對不符合安全條件的環(huán)節(jié)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(yè)迅猛發(fā)展，風力發(fā)電機組安裝過程中，施工人員整體素質(zhì)參差不齊，有的施工人員缺乏必要的專業(yè)理論知識和實踐經(jīng)驗，對潛在的危險源認識不足，在施工實踐中極可能出現(xiàn)違規(guī)作業(yè)的情況，進而引發(fā)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(jié)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(fā)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(xiàn)突出的施工人員給予相應的獎勵，并注重發(fā)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(jīng)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(shè)備安全管理實踐

在山地風電場風力發(fā)電機組安裝中，施工設(shè)備安全管理工作至關(guān)重要，如果施工設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問題，極有可能引發(fā)施工安全事故。為此，必須重視施工設(shè)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(jié)合現(xiàn)場實際獨立設(shè)置作業(yè)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(shè)備進場前應依據(jù)相關(guān)規(guī)定開展質(zhì)量檢測，只有滿足規(guī)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(shè)備開展檢修與維護，保障施工設(shè)備性能正常。

3.4 施工規(guī)范安全管理實踐

由于在安裝山地風電場風力發(fā)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(fā)電機組安裝規(guī)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(guān)部門經(jīng)審批后才能組織實施;專項方案經(jīng)審批后組織全體施工人員開展安全技術(shù)交底工作，確保施工人員對方案的具體要求心中有數(shù);確保所有施工機械設(shè)備、材料、工具等完好無損，性能正常，各類施工設(shè)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(shè)置施工作業(yè)范圍和進行明確標識，非施工人員嚴禁入內(nèi)。進入安裝平臺的第一步是對風力發(fā)電機組的基礎(chǔ)環(huán)境、風力發(fā)電機組安裝位置的周邊環(huán)境開展檢測和參數(shù)復合，諸如基礎(chǔ)環(huán)境水平、周邊環(huán)境地質(zhì)發(fā)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(fā)電機組前，應對相關(guān)附件的具體數(shù)量進行全面盤點，確保附件數(shù)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(fā)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(fā)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(fā)電機組安裝施工。三是在開展機艙安裝過程中，結(jié)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(diào)節(jié)好液壓油缸，使液壓油缸與發(fā)電機保持在水平狀態(tài)。

3.5 施工物料安全管理實踐

風電設(shè)備通常為超長、超寬、超重的部件，不僅場內(nèi)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(fā)電機組安裝應結(jié)合工程項目的實際情況，考慮葉片因素，設(shè)立塔筒堆放場地，一方面要防范供貨、運輸不連續(xù)的風險;另一方面要確保場內(nèi)安裝施工連續(xù);在施工時，避免因設(shè)備運輸周期長導致設(shè)備難以按時到位而出現(xiàn)吊裝窩工。設(shè)備安裝過程中，由于吊裝平臺狹窄，風機設(shè)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(shè)置錯車位，確保載重設(shè)備車輛與空車錯車，提升安裝效率。

4 結(jié)語

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

參 考 文 獻

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