張 超

（亞泰集團沈陽現(xiàn)代建筑工業(yè)有限公司技術研發(fā)部，遼寧 沈陽 110000）

1 研究背景

近年來，國內(nèi)大功率、長葉片、高塔架的大型化風電機組更新?lián)Q代明顯加速，更大的風機需要更高的高度來支撐。作為風電機組的關鍵部件，塔架肩負提升風機高度、保障機組安全的重要使命[1]。盡管鋼制塔架的應用已較為廣泛，但它與風電機組的配合仍然是一項較為復雜的系統(tǒng)工程，尤其對于高度在120 m及以上的鋼制塔架，機組的安全與可靠運行仍存在著不確定性。因此，國內(nèi)的主流風電整機商均在研究預制混凝土塔架管片技術，探索風電機組大型化下的最優(yōu)高塔架解決方案。

預制混凝土塔架管片（以下簡稱“混塔管片”）由鋼材和混凝土共同構成，采用模塊化設計、通用化單元，具有生產(chǎn)效率高、結構剛度大、安全性和經(jīng)濟性好、高度不易受限等技術特點。然而，由于國內(nèi)混塔管片設計體系不夠完善，產(chǎn)品結構形式差異性明顯，沒有規(guī)?；瘧?，造成生產(chǎn)經(jīng)驗不足，這也為混塔管片的生產(chǎn)工藝研究帶來諸多問題。

1）混塔管片二分體立式生產(chǎn)工藝具有單塊構件體積大、構件尺寸偏差大[2]和構件底部容易出現(xiàn)因混凝土漏振而疏松[3]的質(zhì)量問題，同時具有生產(chǎn)空間受限、生產(chǎn)效率低和運輸不便等缺點。

2）混塔管片四分體立式生產(chǎn)工藝雖然解決了生產(chǎn)空間受限、運輸不便等問題，但是仍然存在生產(chǎn)效率低、構件尺寸偏差大和構件底部容易出現(xiàn)因混凝土漏振而疏松的質(zhì)量問題。

針對以上情況，風電整機商提出了一種新的四分體混塔管片設計方案，通過采用臥式生產(chǎn)工藝解決構件生產(chǎn)效率低、構件尺寸偏差大和構件底部容易出現(xiàn)因混凝土漏振而疏松的質(zhì)量問題。

2 勞動生產(chǎn)率計算實例分析

2.1 統(tǒng)計預制混凝土塔架管片構件信息

混塔管片的設計一般從底層到頂層為梯形截面漸變，所以每層混塔管片的外形尺寸均不同，導致每層混塔管片的生產(chǎn)效率也會不同，因此，統(tǒng)計混塔管片信息是計算生產(chǎn)效率的前提。根據(jù)設計圖紙統(tǒng)計了某項目第S1段到第S4段混塔管片信息，見表1。

表1 預制混凝土塔架管片信息表

2.2 組織采用臥式工藝生產(chǎn)預制混凝土塔架管片

在人員、設備、材料和生產(chǎn)工藝方案準備就緒后，根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)計劃，組織采用臥式生產(chǎn)工藝生產(chǎn)混塔管片，重點是搜集混塔管片生產(chǎn)工藝參數(shù)，為后續(xù)混塔管片臥式生產(chǎn)工藝設計做好準備。

2.3 分析和統(tǒng)計預制混凝土塔架管片生產(chǎn)工藝參數(shù)

在混塔管片生產(chǎn)過程中，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝和調(diào)整人員工作安排，根據(jù)混塔管片不同層段的規(guī)格尺寸和構件特點分析并統(tǒng)計出第S1段到第S4段混塔管片臥式生產(chǎn)工藝（單片）工時（按照10 h/d統(tǒng) 計），見表2。

表2 預制混凝土塔架管片臥式生產(chǎn)工藝（單片）工時統(tǒng)計表

第1項和第11項為非生產(chǎn)線工序，需另外設置生產(chǎn)場地，不影響整體生產(chǎn)效率，其中第1項工作中的4個人每天只負責鋼筋籠焊接，第11項工作中的2個人只負責構件轉(zhuǎn)運及成品養(yǎng)護。第9項工作中生產(chǎn)線工人操作只需要20 min，剩余時間為構件靜停時間，第10項工作為養(yǎng)護設備自動操作。第2項至第10項工作的操作人員相同，通過交叉作業(yè)完成生產(chǎn)任務。綜上所述，采用臥式生產(chǎn)工藝生產(chǎn)混塔管片每天需要安排4名焊接工人，14名模臺操作人員，2名構件轉(zhuǎn)運及室外構件養(yǎng)護人員，共計20名生產(chǎn)操作人員。

在混塔管片生產(chǎn)工藝參數(shù)確定后，組織車間生產(chǎn)操作人員進行混塔管片的批量生產(chǎn)，并根據(jù)上述各項工藝參數(shù)繪制第S1段至第S4段混塔管片臥式生產(chǎn)工藝單日生產(chǎn)進度甘特圖（見表3、第76頁表4和表5、第77頁表6），同時計算出單日（按照10 h進行計算）混塔管片的最大產(chǎn)能為4片，約14.896m3混凝土。

表3 第S1段預制混凝土塔架管片臥式生產(chǎn)工藝生產(chǎn)進度甘特圖

表4 第S2段預制混凝土塔架管片臥式生產(chǎn)工藝生產(chǎn)進度甘特圖

表5 第S3段預制混凝土塔架管片臥式生產(chǎn)工藝生產(chǎn)進度甘特圖

表6 第S4段預制混凝土塔架管片臥式生產(chǎn)工藝生產(chǎn)進度甘特圖

2.4 計算勞動生產(chǎn)率

通常在計算勞動生產(chǎn)率時以實物量（以人·年或人）來表示勞動投入，以創(chuàng)造實物的價值量（元）來表示產(chǎn)出，從而勞動生產(chǎn)率的計算單位為元/（人·年）或元/人；在計算資本生產(chǎn)率時則以資本投入量（元）來表示資本投入，以資本創(chuàng)造實物的價值量（元）來表示產(chǎn)出，從而資本的生產(chǎn)率計算單位為元/元[4]。分行業(yè)的勞動生產(chǎn)率等于分行業(yè)增加值除以分行業(yè)勞動者的工作時間，反映不同行業(yè)單位工作生產(chǎn)增加值，計算公式為

式中：VAi為第i個行業(yè)的增加值；Li為第i個行業(yè)的工作時間[5]。

基于以上公式，預計混塔管片市場價格約為單價3 600元/m3（含稅價），人工費約為300元/（人·天）。

根據(jù)以實物量表示勞動投入的計算方法，混塔管片臥式生產(chǎn)工藝單日每個工人的勞動生產(chǎn)率為

式中：P1為以實物量表示勞動投入時混塔管片臥式生產(chǎn)工藝單日每個工人的勞動生產(chǎn)率；VA為混塔管片臥式生產(chǎn)工藝單日的勞動最大產(chǎn)出價值；L為混塔管片臥式生產(chǎn)工藝單日工時，人·天。

根據(jù)以勞動投入的價值量表示勞動投入的計算方法，混塔管片臥式生產(chǎn)工藝單日每個工人的勞動生產(chǎn)率為

式中：P2為以勞動投入的價值量表示勞動投入時混塔管片臥式生產(chǎn)工藝單日每個工人的勞動生產(chǎn)率；VB為混塔管片臥式生產(chǎn)工藝單日的勞動投入價值。

3 結論

經(jīng)過近兩個月的批量生產(chǎn)后比較混塔管片立式生產(chǎn)工藝與臥式生產(chǎn)工藝發(fā)現(xiàn)，每天安排的人員由24人減少為20人；以實物量表示勞動投入時，每日勞動生產(chǎn)率由2 234.40元/（人·天）提高到2 681.28元/（人·天），以勞動投入的價值量表示勞動投入時，每日勞動生產(chǎn)率由7.45元/元提高到8.94元/元。此外，采用混塔管片臥式生產(chǎn)工藝可以控制構件尺寸允許偏差為規(guī)范規(guī)定的±1 mm，并且徹底解決了構件底部因混凝土漏振而疏松的質(zhì)量問題。

雖然采用混塔管片臥式生產(chǎn)工藝提高了勞動生產(chǎn)率，但是礙于目前混塔管片每一層段規(guī)格尺寸偏差較大，使得勞動生產(chǎn)率統(tǒng)計存在一定偏差。下一步將與設計單位溝通協(xié)調(diào)，統(tǒng)一混塔管片規(guī)格尺寸，同時，采用自動化生產(chǎn)線將成為今后優(yōu)化勞動生產(chǎn)率的重點方向。