风力发电施工的特点及应对策略

发表时间:2021/2/26   来源:《中国电业》2020年第29期   作者:刘阳 徐祥
[导读] 风力发电工程建设项目的施工管理,是现场施工的最关键所在,它直接影响到此建设项目最终成败,所以风力发电工程建设项目施工管理的现场管理起着决定性的重大意义。
        刘阳 徐祥
        资兴中广核新能源有限公司湖南郴州  42300; 中广核新能源内蒙古分公司内蒙巴彦淖尔015300
        摘要:风力发电工程建设项目的施工管理,是现场施工的最关键所在,它直接影响到此建设项目最终成败,所以风力发电工程建设项目施工管理的现场管理起着决定性的重大意义。
关键词:风力发电;基础环;施工方法;工艺措施
        引言:风力发电已经成为了我国新能源的重点发展方向,对于电能供给发挥了巨大的作用。本文重点分析了风力发电施工的特点,深入探讨了如何加强风力发电施工管理的措施,具有一定的参考价值。
一、风力发电施工的特点
        1.1地理位置偏僻,条件恶劣,交通不便
        我国风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿。理想的风电场地理位置都比较偏僻,自然条件相对恶劣,交通不便,施工物资及人员进出很不便利。
        1.2设备笨重,运输不便,施工困难
        当前风电技术发展趋势之一是单机容量不断增大.世界上主流机型已经从2000年的500—1000kW增加到2004年的2~3MW,2004年底5MW的计和研制。随着单机容量的增大,风力发电塔越来越高,叶轮直径和风力发电机重量不断增加,风机部件在运输中大多超长和超重,同时对吊装机械的要求也越来越高。
        1.3施工位置分散,地形复杂,机械转运困难
        考虑风机尾流的相互影响,风机之问的水平距离需达到3—4倍塔高。稍有规模的风电场占地区域便有几平方千米,大型风电场甚至几十、上百平方千米。施工区域的扩大,给施工及施工管理都带来不便。风电场场内地形地貌也复杂多变,给施工机械从一个风机位置到另一个风机位置转场带来很多过程中的困难。
        1.4季节性气候影响较大,有效施工工期短
        在我国北方,风资源丰富区域气候条件基本上是春季短暂多风,夏季多雨,秋季来临早,冬季风大寒冷漫长,施工期主要集中在夏秋季节,加之雨季的影响.有效的施工工期很短,比如内蒙古赤峰赛罕坝风电场。有效的施工期主要集中在5-9月份;在南方,气候影响主要在夏天雨季和台风季节,情况相对好一些。
        1.5连续大体积混凝土浇筑,质量要求严格
        风机基础钢筋混凝土量基本在每台150~500m3左右,属于独立大体积混凝土。在总工期的约束下,挖土、垫层施工、钢筋绑扎、模板支护、混凝土浇筑、混凝土养护等形成多个流水线,风电场内不断地重复着大体积混凝土的施工.单个基础的连续浇筑时间需持续10~40h。不仅砼搅拌时要加进缓凝、减水、微膨胀及引气等外加剂,而且大体积混凝土浇筑工作完成后,其后期养护工作也十分重要。
        1.6移动频繁,步骤重复
        风机的独立布置型式导致风机的施工场区要频繁地移动,施工步骤重复,从基础的定点、开挖,到风机吊装、调试、并网发电.都在不断地从一个风机位置移动到另一个风机位置.都在一步一步重复着施工工序和步骤。
二、风力发电施工的应对策略
        (一)加强主吊机械选型
        风机单机容量的增大,直接导致风机各主要部件的重量越来越重、尺寸越来越大,需要大型起重设备才能起吊。由于风电场地形地貌复杂多变及风电施工的特殊性,适用的吊装机械主要是自行式起重机,包括履带式起重机和汽车式起重机。吊装机械选型时,正常吊装时的吊车负荷率应为额定负荷的82%~87%,以便应对风机设备组件摆放位置(受地形、地貌、地面树木、石块、水坑等影响)超过设计最大工作半径的情况;还可以应对风载及风力吹动组件增加的动荷载,保证吊装工作的安全性。


        履带式起重机的优点:履带的支撑面积较大,对地面的要求也相对较低,行走时一般不超过0.2MPa,起重时不超过0.4MPa,可在不平坦的松软地面行驶和工作(必要时可垫以路基板),机动性强、转弯半径小、起重能力大、起吊高度高、作业速度快以及动作平稳。缺点是其行走速度较慢,履带会破坏公路路面,长距离转场必须拆卸后才可运输,用平板拖车运输到达工作地点,再进行组装,因此风电施工应尽量选用有自行拆装系统的履带式起重机。汽车式起重机是一种自行式起重机。其优点是机动灵活,行驶速度高,转场速度快,适用于流动性大、不固定的作业场所。缺点是不能带负荷行驶,作业时必须打支腿。
        相比起来,大吨位履带起重机具有汽车式起重机所无法达到的臂长、起重力矩、作业幅度、带载行驶能力及适应恶劣地面的能力等优势,而且自拆装功能越来越完善,大大缩短了工作准备时间。结合风电场施工的主要特点,若是大型长期工程,要求的起重量、起升高度都很大,主要地形是平地、草原、滩涂等比较松软的地面,不需要长距离转运,选择履带起重机比较经济,履带起重机可带载行走,短距离转运工件比较方便,可省去运输车。若地形坡度较大,宜采用汽车式起重机。
        (二)优化施工机械器具,加快施工进度
        主要是按并行施工程序配置足够数量的施工机械和工器具;考虑到大量转场的工作量,辅助吊装机械尽量选用履带式起重机,可以有效地加快施工速度,降低劳动强度。施工速度的加快,可以节省一整套施工机械特别是大型吊装机械的使用台班,从而节约成本。
        (三)合理选择混凝土的生产方式
        风电场风机基础的混凝土施工中,一般有2种型式:集中搅拌站式和每个风机位置现场搅拌方式。集中搅拌站式,需要投入大型搅拌站和混凝土运输罐车,但混凝土质量稳定、搅拌均匀、利于管理、生产速度快、机械化程度高、劳动强度低、砂石料损耗低。现场搅拌方式,不用投入大型搅拌站和混凝土运输罐车,不受距离限制,但质量不稳定、搅拌不均匀、生产速度低、劳动强度大,不利于连续高强度作战,需存料、存水,浪费比较大,对环境破坏比较大。综合考虑,集中搅拌站费用稍高,但速度快,质量控制好,适合在风电场中运用,费用并不一定比现场搅拌方式高。现场搅拌方式适合工程规模比较小或工期要求不紧的风电场辅助设施的建设。
        (四)优化施工程序
        风电场内的道路建设很关键,特别是山地和土壤承载力比较低的风电场区域,道路应先于其他项目开工:风电场建设施工安装阶段的道路应与风电场规划中的永久性道路统一考虑,除满足施工用建筑机械和建筑用沙石料水泥、钢筋、木料、混凝土的运输需求外,还应满足安装阶段大型起吊机械和超长超宽平板拖车的通过,及运输轮毂、叶片、塔筒、变压器等的需求。因此,应考虑道路路基的承压能力、道路宽度、道路弯道的最小转弯半径以及在丘陵和山地路段道路的最大坡度。
        中控室楼及升压站区域应优先开工:与其他发电方式相比,风电的建设周期一般很短,1台风机的运输安装时间不超过3个月,而且可以安装1台投产1台。而首期工程时升压站、控制楼的建设周期却在7--9个月左右。
        安排好基础浇筑顺序:正常情况下,风机混凝土基础的浇筑顺序可以根据已具备的条件选择;但若浇筑进度跟不上吊装进度时,需要考虑混凝土的浇筑顺序,根据最优的吊装路线进行浇筑,避免由于混凝土浇筑强度不够而让大型吊装机械来回绕行。
        专业分工应形成流水线:由于施工工序和步骤的重复,形成每种工序的流水线,既有利于效率的提高、速度的加快,又有利于质量水平的提高。
结语
        风电工程施工中的施工管理至关重要,针对风电工程的特点,施工单位要提高质量意识、通过对施工的控制与管理,减少施工质量问题。施工单位要努力打造一支高质量、高水平、善于经营管理的施工队伍,为电力建设项目节约成本。
参考文献:
        [1]孙西凯,新型机电混合无极变速风力发电系统[J].中国电机工程学报,2016,(03).
        [2]程俊杰,风力风电综合实验系统的研制与应用[J].浙江水利水电专科学院学报,2016,(03).
        [3]王东.浅析地区风力发电施工过程安全及防范[J].电子世界,2014,12:479.
       
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