山地风电机组吊装绿色施工工法

2021-12-06李宏伟山西省工业设备安装集团有限公司

门窗 2021年4期

李宏伟山西省工业设备安装集团有限公司

1 前言

随着生活水平的不断提高，人们越来越重视所生存的环境，再加之我国对于清洁型能源的开发与倡导，山地风力发电等清洁型能源的使用方式前景一片大好。在一般情况下，山地风力发电项目施工过程，主要包括：挖掘基坑、浇筑混凝土、吊装风机这几个步骤，如果施工地点过于偏僻的话，还要实现修建一条临时道路，以供运输使用。在这几个步骤当中，吊装风机当属是最重要、最关键，也是难度最大的一步。如何保证吊装风机的安全性和施工的环保性，是工作人员亟须思考的问题。

2 山地风力发电厂施工的难点

山地风力发电厂，顾名思义就是要建设在一些海拔较高的山地上的风力发电厂。这一类型的山地风力发电厂一般都存在着以下几点特点：位置比较偏僻，地形复杂，海拔较周围地区偏高，施工设备、材料、工作人员的进出不方便；地质条件复杂，多坚硬山石，土石方挖掘难度大；风力发电机之间需要较大间隔，整个山地风力发电厂占地面积巨大，工程量大。

这些特点都是山地风力发电厂在施工过程中所要面对的难题，在进行施工和吊装的过程中，需要工作人员使用有效的方法加以克服，并且还要注意施工过程对于周边环境的影响，要做到绿色施工。这对于山地风力发电厂的施工人员而言，是一个极大的难题。

3 风力发电机组吊装技术的特点与要求

风力发电机组由众多的机械设备组成，这些设备普遍体积巨大，平均重量更是超过了80t。并且，这些巨大的设备要在风速快、风力大且地形复杂的山地当中进行工作，要想让这些设备能够成功地被安装好投入使用，就需要使用特殊的安装技术与安装方案。

除此之外，一个山地风力发电厂往往拥有数量众多的风力发电机组，而且为了能够发电的效率和质量，相邻的机组之间往往相隔较远，这就使得整个山地风力发电厂占地面积巨大，施工团队往往要在很大的一个范围内进行移动式的施工。这就要求安装风力发电机组的吊装技术具有灵活的特点，可以迅速地进行转场施工。

此外，为了对抗山地地区的复杂地形以及其他的不利于施工的负面特点，在选择山地风力发电机组的吊装施工设备与施工方案时，需要进行充分的考虑，例如抗风能力好、适应性好等。

4 山地风力发电机组吊装施工现状

4.1 基于地面的吊装技术

在一些传统的风力发电机组吊装技术当中，主要采用的是基于地面的吊装模式，这种吊装模式是使用大型起重设备来将风力发电机组的零部件吊起来完成施工。这种传统的吊装技术主要适用于风力发电机组功率较小、整体风力发电设备高度较低的施工情况，主要有以下三种施工方案可供选择。

4.1.1 使用大型履带式起重机，以小型汽车起重机辅助配合

大型的履带式起重机的起重能力较强、效率较高，可以在多种复杂的地形条件下进行工作，适应能力较强，并且这种大型的履带式起重机还有着一定的载重能力，可以说是满足了风力发电机组施工的大部分的要求，在一些戈壁、平原之类的地区当中建设风力发电厂时，就经常使用大型履带式起重机的施工方案，在这些施工环境较为宽敞的地区能够充分地发挥这种大型履带式起重机的优点。

但是，在山地的地形当中，大型履带式起重机就颇受限制。由于道路狭窄，施工条件比较恶劣，建设完一台风力发电机之后，需要将履带式起重机拆卸，之后运输到下一台风力发电机的建设场地重新进行组装，因此较为费时费力，经常停止施工作业，施工作业的不连续不仅会导致施工效率的下降，还会使前后施工的操作发生变化，可能会对施工质量造成一定的影响。

这样的施工方案施工效率较低，成本较高，对于整个山地风力发电厂的建设以及施工团队的经济效益都是十分不利的。并且因为在山地风力发电厂的建设当中，难以弥补大型履带式起重机在山地地形中行动不便的缺点，导致这种施工方案在施工周期上有一定的缺陷。

4.1.2 使用大型汽车起重机，以小型汽车起重机辅助配合

大型的汽车起重机的起重能力虽然相较于履带式起重机弱了一些，但是其在一定程度上克服了履带式起重机行动不便的缺点，大型汽车起重机的行动较为灵活。但是其无法负重行动，并且抗风能力也并不出众，对于山地风力发电机组的吊装施工也会造成一定的负面影响。因此，这种方案也不被大部分的山地风力发电项目施工团队所采用的。

4.1.3 使用大型轮胎式起重机，以小型汽车起重机辅助配合

相较于大型的汽车起重机，大型的轮胎式起重机拥有着更加宽阔的轮距，这就使得大型轮胎式起重机的稳定性和对于恶劣地形的适应性更加优秀，这在一定程度上弥补了前面两种方案中起重机在山地地形中行动不便的缺陷。

但是，大型的轮胎式起重机也拥有一定的缺点，例如部分轮胎式起重机行走时是要拆除主臂，只有在支撑脚落地的情况下才可以进行负载。同时，轮胎式起重机在安装高度等方面也存在着一定的局限性。这些因素都使得大型轮胎式起重机也不完全符合山地风力发电厂项目施工的主力起重机的要求。

4.2 基于风力发电机主机的吊装技术

前文中所提到的基于地面的吊装技术是从前经常使用的、较为传统的吊装技术，而如今较为先进的吊装技术是基于风力发电机主机的吊装技术。这种吊装技术是在结合了风力发电机以及塔筒的相关结构特点，通过新式设备的使用来实现的。

新式的基于风力发电机主机的吊装技术采用的是新式的吊装设备，这种新式设备主要由升降机构、变幅机构、门架结构、底架结构、报紧装置、液压装置、防护装置等部件组成。在这当中，升降机构和变幅机构可以说是这个设备当中的两个最重要的机构。

升降机构主要负责的是控制设备的上升与下降，其主要用于风力发电机吊装施工中的一些安装方面的垂直作业；变幅机构主要负责的是控制设备的水平移动，其在风力发电机吊装施工中主要用于在水平方向上进行调整。

5 山地风电机组吊装绿色施工工法介绍

5.1 该施工工法的适用范围与施工主要使用的机械设备

该项山地风电机组吊装绿色施工工法主要适用于高度在100m之下的山地地区，质量在100t以下的风力发电机组的山地风力发电厂的施工。

该工法使用的主要机械设备是南京中晟QTZ1650轮胎塔式起重机，起重能力约为100t，最高的起升高度可以达到100m。QTZ1650型轮式起重机可以自行行动，较为灵活，并且抗风能力强。在不负载的情况下，整个车体长约20m，宽约5m，爬坡能力较强，可以在30度的坡道上进行正常行驶。在工作时仅需要搭建一个20m×20m的作业平台就可以满足一般情况下的施工作业要求。由此看来，QTZ1650型轮式起重机已经很好地满足了山地地区风力发电厂工程建设的坡度大、路面狭窄等恶劣的施工环境要求了。

5.2 效益分析

在分析这种绿色施工工法的效益时，可以将所有的效益划分为经济效益、社会效益以及环境效益三个部分来进行分析。

5.2.1 经济效益

由于该种施工工法所使用的主力起重机是QTZ1650型轮式起重机，该种起重机体积较小，在施工现场仅需要5m左右的道路就可以满足该种起重机的通行需要，相较于使用其他类型的大型起重机，可以在修建道路这个方面节约大量的资金。并且，QTZ1650型轮式起重机仅仅需要一个20m×20m的作业平台就可以开展施工作业，而其他的大型起重机则是需要面积更大的平台，在这个方面施工企业又可以节约一大笔资金。

5.2.2 社会效益

使用本种绿色施工工法进行施工可以有效地保障施工所使用的设备以及参与施工的工作人员的安全，并且施工效率更高、施工质量更好，可以使得施工团队和企业树立良好的企业形象，形成良好的社会声誉。除此之外，由于该种施工工法相较于传统施工工法更加环保，社会效益十分明显。

5.2.3 环境效益

由于该种施工工法主打的优势就是其环保的能力，所以其环境效益是所有效益中最明显的。山地风力发电厂一般都建设在山高坡陡、植被茂密的山地地区中，建设风力发电厂就势必会对当地的植被造成破坏，若是当地的生态环境较为脆弱，就会导致在建设完发电厂之后，当地的环境恢复困难。而使用该种施工工法，所需要修建的道路、作业平台的面积较小，可以大大减少所需要使用的土地面积，就可以使当地大规模的植被避免被破坏。并且，使用本施工工法进行施工还可以减少机械设备使用的燃油量，减少污染物的排放。