山地风电场风力发电机组安装安全技术研究

郑言

【关键词】山地风电场;风力发电机组;安装安全技术

【中图分类号】TM614 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）10-0064-03

0 引言

随着我国风电行业的不断发展，全国众多地区不断加大了风电建设力度，在这过程中引发了一系列风力发电机组安装安全事故。近年来，随着平原地区风资源开发逐渐趋于饱和，人们逐渐将关注度转移至山地风电场的开发建设，然而在山地风电场的开发建设中，施工环境恶劣，加之道路坡度偏大、吊装平台窄小，增大了风力发电机组的安装难度和风险。基于此，施工企业在开展风力发电机组安装过程中，应有效地分辨安装过程中存在的风险，对环境、人员、设备等影响因素进行全面分析，采用可靠的技术措施，促进风力发电机组的安装安全、有序进行。

1 风力发电项目施工概述

作为能源结构的重要组成部分，风力风电项目施工具有以下特征：一是极易受外部环境影响。风力风电项目施工对外部自然环境因素有较为严格的要求。我国拥有丰富风力资源的地区主要有东部及东南部沿海地区、北部及西北部草原地区等。因而，风力发电项目主要在这些地区建设施工。这些风力发电项目施工会遭受外部环境因素的影响，比如在沿海地区，风力风电项目施工会受到潮汐的干扰。此外，因为风力发电机组的安装施工主要采用线到点的作业方式，这种作业方式容易受多种因素干扰，进而影响安装施工的有序进行。二是受风电设备自身影响。现阶段，大容量风电机组是行业技术发展趋势，陆上风力发电机组以1.5～2.0 MW机型为主流产品。这一类型的风力发电机组不论是重量还是体积都十分庞大，加之随着单机容量的不断增大，风力发电塔筒也越来越高，同时风力发电机组的体积、重量及叶轮直径也不断增大，这必然会进一步加大风机的运输、安装难度，必须借助更大的运输车和起吊设备进行运输、安装。三是受地形施工位置影响。风力发电机组安装过程中受地形影响较大，为防止风机尾流相互影响，风力发电机组之间的间距离应超过叶轮直径的3倍，这使得风电场需要占据极大的施工面积，一般可达到上百平方公里。施工面积大，在一定程度上会延长施工周期。四是受气候变化影响大。我国北方地区的春季、冬季由于积雪、风力过大，会增大风力发电项目施工难度，所以项目施工通常选择在夏季、秋季进行，理想的施工时间有限[1]。对于我国南方地区而言，夏季雷雨、台风天气会对风力发电项目施工产生极大的影响，但是相对北方地区，南方地区的有效施工时间相对较长。所以，在不同地区进行风力发电项目施工，施工时间的安排不尽相同。五是施工步骤繁杂。在风力发电机组安装过程中，参与主体包括业主、施工方、设计方、监理方等，涉及多个协调环节，任何一个环节出现问题都会对最终的施工效果造成不利影响。此外，因为风力发电机组采用独立安装形式，所以风力发电项目需要反复转移施工现场，施工人员在各风机之间进行反复穿梭，不断重复施工步骤。

2 山地风电场风力发电机组选型

有别于平原地区，山地风电场通常采用单一的风力发电机组，山地风电场风力发电机组选型通常要考虑地形、气候等因素，还要对各机位进行细致的分析。

2.1 年平均风速

山地风电场风力发电机组选型应开展差异化选型。山地风电场地形通常较为复杂，地形起伏、走向不同都会对风资源的分布带来或多或少的影响。一般而言，相同地区的风速与该地区山脊海拔高度呈正相关关系。所以，在对海拔相对高的山地风电场开展风力发电机组选型的过程中，应结合风电场风速转变选择适用机组。换而言之，在相同山地的風电场，如果所处海拔高度、风速不一致，选择机型的安全等级也应当不同。

2.2 湍流强度

湍流强度是用于评价相对于风速平均值而起伏的湍流强度。结合常规风力发电机组设计要求，一般在风力发电机组类型选择过程中，应结合风电场测风塔数据计算风电场湍流强度。然而，风电场实际湍流强度会受到风力发电机组运行尾流的影响，使得风电场湍流强度升高。此外，在一些地区受地形影响，风电场湍流强度还会出现提高等级的情况。所以，在参考风电场测风塔采集数据基础上，应结合风电场各区域实际湍流强度开展风力发电机组选型。

2.3 极端风速

风电场风力发电机组选型通常考虑50年一遇最大风速，一般而言，风电场50年一遇最大风速按年平均风速的5倍考虑，并基于此对风力发电机组的安全等级进行选择[2]。需要注意的是，在风力发电项目设计实践中，应结合各机位实际风速对风电场各机位进行分析后选型。

2.4 安装位置选择

山地风电场所处地质地形和方位比较特殊，为保障风力发电机组的安全、有序运行，必须做好风力发电机组安装位置选择工作。对于山地风电场风力发电机组安装位置的选择，可以从微观安装位置选择、宏观安装位置选择两个方面着手，采用微观安装位置选择时，首先应开展施工区域地理环境、气候条件等因素的分析工作，由于山地风电场具有一定的特殊性，因此在风力发电机组运行过程中，风力资源、气候条件因素尤为关键。海拔相对较高地区的风电场风力发电机组的微观安装位置选择流程如图1所示。在风力发电机组的实际安装过程中，应考虑运输、安装场地条件等因素，通过对上述因素的全面、系统考虑，确保各项因素和条件满足风力发电项目施工要求后，即可开展风力发电机组安装。采用宏观安装位置选择时，同样应当考虑风电场的地理和方位因素，尽可能地确保地势平整，使安装场地满足设备的承载力、稳定性等要求，同时具备充足的安装控件，确保风力发电机组可以安全、有序运行[3]。

3 山地风电场风力发电机组安装安全技术管理

3.1 施工环境因素管理

在山地风电场风力发电机组安装过程中，相关技术人员应提高对施工环境因素的重视程度，针对环境问题制定有效的解决措施，进而提升山地风电场风力发电机组的安装效率。因为山地风电场所处地理位置相对偏僻，受地形影响，施工时可能会面临一些危险，施工难度较大。为此，在施工期间，相关技术人员应对车辆性能进行检测，保证施工期间车辆性能正常。倘若存在装载机牵引车辆的情况，应对牵引用的钢丝绳安全系数予以检测，提升施工安全性。与此同时，应对施工使用的平板车、吊车等车辆行驶的道路进行勘测，勘测内容包括道路宽度、坡度等，保障行车安全[4]。此外，应对吊装平台尺寸进行测量，结合平台实际情况和各机位开展独立设计，对不符合安全条件的环节进行处理，落实安全交底工作。

3.2 施工人员安全管理实践

随着风电行业迅猛发展，风力发电机组安装过程中，施工人员整体素质参差不齐，有的施工人员缺乏必要的专业理论知识和实践经验，对潜在的危险源认识不足，在施工实践中极可能出现违规作业的情况，进而引发安全事故。所以，施工单位应做好对施工人员的安全管理工作[5]。一方面，应对全体施工人员开展危险源辨识教育培训，结合山地风电场实际情况，在施工前对施工人员开展教育培训，并进行针对性的考核，让施工人员明确风力发电机组安装中可能存在的安全隐患，并掌握应急方案，增强安全意识。此外，施工单位要对在考核中表现突出的施工人员给予相应的奖励，并注重发挥其模范作用;对于反复考核成绩不佳的施工人员应进行辞退处理。另一方面，要配备实践经验丰富的人员参与施工管理，以老带新的形式开展工作，有效指导新进施工人员注意施工安全。

3.3 施工设备安全管理实践

在山地风电场风力发电机组安装中，施工设备安全管理工作至关重要，如果施工设备出现质量问题，极有可能引发施工安全事故。为此，必须重视施工设备安全管理。首先，要做好吊车选型工作，由于山地风电场吊装平台面积有限，因此要求履带吊在空中拆装吊臂，还要结合现场实际独立设置作业平台，加大了施工风险、难度，因而施工中应尽可能选用汽车吊，保障施工安全、有序地进行[6]。其次，施工设备进场前应依据相关规定开展质量检测，只有满足规定才能进场，吊车进场后应开展试吊，保障吊车安全性能。此外，应适时对施工设备开展检修与维护，保障施工设备性能正常。

3.4 施工规范安全管理实践

由于在安装山地风电场风力发电机组时会受到一系列因素的影响，所以为更好地开展安装施工，需要严格按照山地风电场风力发电机组安装规范要求施工。一是在开展安装施工前，应制订全面且详尽的专项方案，该方案必须上报相关部门经审批后才能组织实施;专项方案经审批后组织全体施工人员开展安全技术交底工作，确保施工人员对方案的具体要求心中有数;确保所有施工机械设备、材料、工具等完好无损，性能正常，各类施工设备、运输车辆等严禁超负荷使用。重大部件安装过程中，要预先设置施工作业范围和进行明确标识，非施工人员严禁入内。进入安装平台的第一步是对风力发电机组的基础环境、风力发电机组安装位置的周边环境开展检测和参数复合，诸如基础环境水平、周边环境地质发生的沉降状况等，测量误差控制在1 mm左右。二是在安装风力发电机组前，应对相关附件的具体数量进行全面盘点，确保附件数量准确无误，防止因附件缺失造成安装施工难以有序进行。在安装风力发电机组时，应考虑风速因素，如果风速约6 m/s时，应增加拉扯缆风绳的施工人员;如果风速约10 m/s时，应引入机舱、发电机等开展施工;如果风速超过10 m/s，则不适宜开展风力发电机组安装施工。三是在开展机舱安装过程中，結合主吊位置对机舱口朝向进行确定，防止机舱口朝向影响叶轮安装，还要做好电机对接仰角控制工作，使仰角呈85°左右。安装前，应调节好液压油缸，使液压油缸与发电机保持在水平状态。

3.5 施工物料安全管理实践

风电设备通常为超长、超宽、超重的部件，不仅场内运输不便，场外运输也是影响工程项目顺利进行的一大因素。山地风电场风力发电机组安装应结合工程项目的实际情况，考虑叶片因素，设立塔筒堆放场地，一方面要防范供货、运输不连续的风险;另一方面要确保场内安装施工连续;在施工时，避免因设备运输周期长导致设备难以按时到位而出现吊装窝工。设备安装过程中，由于吊装平台狭窄，风机设备不便存放，分散的风机机位、风机点位偏长，因此可以在风机检修支路段设置错车位，确保载重设备车辆与空车错车，提升安装效率。

4 结语

现阶段，我国山地风电场所处地理方位相对偏僻，加之施工环境不尽如人意，所以做好施工控制工作至关重要，安装技术作为施工中十分重要的一环，必须进行全面且深入的研究。为顺利实现我国的可持续发展战略，风电场项目要提升风能利用率，从基础着手，合理选择山地风电场风力发电机组类型、场地，并对施工中施工环境、施工人员、施工设备等因素开展全面的安全分析和管理，切实提升风力发电机组的安全施工水平。

参 考 文 献

[1]黄海兵，胡刚.山地风电场机组安装工程建设探讨[J].水电站机电技术，2015，12（8）：88-92.

[2]欧东海.浅论山地风电场风力发电机组吊装安全管理[J].城市建设理论研究：电子版，2014，12（16）：200.

[3]陈荣盛，等.山地风电场风电机组优化选型探讨[J].现代制造技术与装备，2017，11（252）：48-49.

[4]邵兆宏.山地风电场风力发电机组吊装安全管理分析[J].建筑工程技术与设计，2017，10（28）：1415.

[5]马纯.浅谈山地风电风机基础土建施工难点及质量控制要点[J].百科论坛电子杂志，2019，19（4）：9556.

[6]罗平，李凤仙.山地风电场风力发电机组安装安全技术研究[J].山西建筑，2019，45（18）：87-89.