风电设备安装技术管理分析

2023-09-20符灿辉

智能建筑与智慧城市 2023年9期

符灿辉

（中国水利水电第八工程局有限公司）

1 引言

新能源时代下，风电技术愈发成熟，因此诞生了很多可投入使用的风电设备，此类设备现已在发电、生活、工作等领域得到广泛应用，但因为发电技术的差异性，风电设备安装与其他发电技术设备的安装方式、要求等不同，所以要保障风电设备安装质量，就必须针对性地开展技术管理工作。

2 风电设备基本构成

风力发电系统主要由底座、机舱、轮毅、塔筒、转子叶片、液压系统、齿轮箱、驱动发电机、冷却元件、箱式变压器、风向标等设备组成。其中，底座、机舱属于基础部件，用于支撑、保护内部其他设备，关系到风电系统运作的稳定性。塔筒、转子叶片、液压系统、齿轮箱、驱动发电机、冷却元件、箱式变压器属于发电设备，用于采集风能，并将风能转化为可用电能，是整个风力发电系统的核心。风向标属于功能性设备，也是风电技术中比较独特的设备，主要功能是判断风向，便于人们根据风向对其他设备进行控制，确保能采集到足够风能，间接维系发电运作[1]。整个系统中，任何设备安装不当，都可能导致系统出现异常。

由此可见，风电设备种类繁多，且各个设备彼此之间存在紧密关系，同时大多数设备的精密度很高，说明风电设备安装要求严格、水平标准较高。在具体的风电设备安装中若不进行技术管理，非常容易出现质量问题，这对风电系统运作有不利影响，还会间接带来经济、安全等层面上的困扰。另外，风电设备的重量、高度不同，如相同系统内不同塔筒的高度就存在差异，而高度上的差异自然也说明不同塔筒重量不同，且塔筒的高度取决于风力高度分布，因此在风力高度分布曲线差异下，相同系统中的塔筒数量并不唯一，故进一步导致风电设备安装难度增大（见图1）。

图1 风机发电安装

3 风电设备安装技术管理要点

3.1 场地选型与处理

风力发电系统需要在合适的场地才能充分发挥风能作用，以保障发电质量、效率，因此风电设备必须安装在合适场地，这也说明场地选型是风电设备安装技术管理的重点内容之一。在进行风电场地选型管理的时候，要优先考虑到发电质量、效率问题，因此建议选择风力充足、持续性强的开阔场地，然后要考虑设备安装空间问题，即风电设备个体体积普遍较大，加之整个系统包含到的设备种类、数量较多，安装时还需要使用到很多大型设备，场地空间不足，势必会导致设备无法全部安装，必须选择空间足以满足所有设备安装空间占用总和需求的场地[2]。结合以上两点，还要从运输成本角度出发进一步筛选场地，尽可能选择与生产厂家相近的场地，距离越短，运输成本越低。

场地选型完毕后，要对场地进行优化处理，即风力发电设备安装场地多属于自然环境，而自然环境的地理条件未必满足设备运作需求，因此绝大部分情况下都要对场地进行优化处理。场地优化处理的基本内容为：其一，要对场地进行清洁，内部不能存在遮挡物、污染物；其二，要对场地地面进行整平；其三，如果场地地基强度等级不足，或强度等级不均，需要事前进行补强处理，如采取夯击法处理地基，可使地基强度等级全面提升，且整体强度均匀，这样能防止设备在安装过程中出现过度沉降、不均匀沉降问题，解决这两个问题，有益于设备后续稳定运作。

3.2 设备装卸管理

风机装卸虽然属于运输环节，但该环节中可能会发生一些对设备安装有影响的事件，因此安装技术管理人员要展开装卸管理。装卸管理分为装载、卸载两个环节，相关管理内容为：①装载中要求根据设备重量选择专用车辆进行运输，确保运输稳定性，否则设备可能受损；②卸载中要使用专门的卸车执行工作，一般为单机卸车，也可考虑双机卸车，特殊情况下，可直接通过吊装设备进行卸载。无论选择何种卸车，卸载管理中都要保障卸车的承重能力必须大于卸载设备重量[3]。

3.3 吊装设备选型与施工

风机设备安装初期，需要频繁使用吊装设备将设备移动到指定位置，而出于安装效率、安全性等考虑，应当在管理工作中做好吊装设备选型管理工作。风电设备安装中比较常见的吊装设备为履带式吊装设备、轮胎式起重设备，其中前者在户外环境中具有移动灵活、平稳的特点，适合大范围设备安装作业，而后者吊装承重能力更强，但移动不够灵活，移动平稳性也略有不足，适合中小范围设备安装作业，选型时可根据实际需求作出判断。但如果选择了履带式吊装设备，那么吊装安装工作就要按照规定标准进行，规定标准相关内容为：①当履带式吊装设备需要移动时，其速度不能超过500m/h，否则吊装设备可能在吊臂的带动下发生侧翻；②在履带式吊装设备移动之前，应当优先确认移动路径，并且对路径进行观察，如果路径平整度不足，理应先行处理，例如使用推土机整平地面；③履带式吊装设备移动过程中应委派专人负责指挥，并由其他人对履带式吊装设备的前后履带、左右履带情况进行观察，当发现异常时要立即喊停。主要异常情况有：①前后履带倾斜角度超过3°；②左右履带夹角超过2°；③如果地表情况过于复杂，不便处理，可考虑铺设路基板帮助移动。

吊装施工中，因为风力发电系统内主要需进行吊装的设备有塔筒、机舱、叶轮，所以按照吊装流程顺序，管理中应当要求相关人员确认塔筒、机舱、叶轮的实际所在位置，并根据位置确认标高、轴线，随后确认吊装设备吊臂场地、吊装角度以及吊装设备自身所在位置。待吊装设备就位后，要在地面上将风电设备与吊臂挂钩连接，过程中应注意风电设备的面朝方向，若方向错误，吊装到位后很难继续调整[4]。同时，风电设备与挂钩连接时要注意两者碰撞问题，故起吊速度要缓慢、均匀，一般建议在风电设备离地后短暂低空悬停，待设备不再晃动后再一次性吊装到位。任何情况下，如果需要在夜间进行吊装作业，必须事前在现场安装充足照明设备，否则会极大地威胁到现场人员安全。

针对不同吊装目标，技术管理中应提出不同要求。①机舱在所有需吊装安装的设备中重量最大，因此吊装设备吊装时的受力最大，如果发生过大晃动很可能出现脱钩等严重事件，机舱吊装时的速度应当更慢。同时，机舱的吊装安装成果对后续叶轮安装有直接影响，机舱吊装应考虑叶轮安装需求，一般要求让机舱法兰正对吊臂，这能让吊装作业一次性完成，否则为了正确吊装叶轮，需要不断调整吊机位置，甚至需要调整机舱位置，对吊装安装效率有极大影响。②叶轮吊装时，因为叶轮的结构比较特殊，进入高空时受风力影响会发生旋转，所以在没有限制的情况下容易发生剧烈晃动，对吊装安全性有极大影响。为了防止这种情况发生，建议在叶轮吊装之前测定风速，根据风速大小采取特定材料等对叶轮进行绑扎，多数情况下只需要使用溜绳绑扎上部两个叶片即可，但溜绳绑扎时要特别注意松紧度问题，过松不利于叶轮吊装时的稳定，过紧可能损坏叶片，这需要人工进行调节[5]。当叶轮吊装即将到位时，需要采取3 根左右的定位销引导叶片准确进入安装范围，然后缓慢松钩对接，再通过人工将叶轮移动到机舱上指定位置即可。③塔筒吊装时，起吊之前应当检查塔筒内部设施是否处于正确位置，然后对所有设施进行固定，例如固定电缆，否则设施可能在吊装过程中受损。检查相关设施时，不仅要避免损坏内部设施，还要做好漏电保护工作，并检查电源线。在底部、中部塔筒吊装过程中，建议使用临时加固设施将两个部分固定在顶部塔筒上，这能保障塔筒作业时的人员安全。塔筒对接时要有专人指挥，要求确保塔筒与机舱、叶轮合理对接。塔筒吊装应当与对应机舱吊装在同一天内完成。任何塔筒安装完毕之后，应参考《安装手册》要求，采取螺栓将塔筒部件连接在一起，过程中应拧紧螺栓，确认拧紧后才可以松开塔筒与吊机连接开始下一步操作。

3.4 现场安装管理

风电设备安装所处环境比较恶劣，经常会遭遇大风、阴雨等气候现象，这些气候现象对于安装效率、质量、安全都有影响，因此为了确保安装效率、质量、安全，需做好现场安装管理工作。在现场安装管理工作中，首先管理人员要结合当地气象资料以及勘察部门，对安装期间的风速、气候变化等进行全过程分析，以便在特殊气候时段作出科学应对。其次针对不同特殊气候，管理人员要选择正确应对方式[6]。例如，在大风气候中，单纯的绑扎防护只能保障叶轮不转动，但无法保障叶轮本身不会晃动，因此可以考虑在吊装设备吊臂上安装防风锚作出应对。又或者在阴雨天气，塔筒设备安装时内部电缆等设施可能会接触到雨水，甚至会出现内部积水的情况，因此可以考虑临时封堵塔筒孔洞，若情况比较极端，则可以规避恶劣气候。

3.5 安装后设备测试管理

风机设备安装中容易发生意外，比较常见的意外情况就是设备受损，因此为了确认设备安装质量，以便及时处理，技术管理人员应当分阶段开展风电设备安装测试工作。一般情况下测试工作可分为机舱安装、叶轮安装、塔筒安装以及全安装四个阶段，各阶段的测试内容不同，即前三个阶段分别对机舱、叶轮、塔筒进行测试，确认三者本身不存在故障或任何异常即可，而第四阶段则是对三者综合运作情况进行测试。虽然各阶段测试内容不同，但基本的测试思路以及问题处理方法是一致的，即任意阶段测试中如果发现问题，应当及时记录问题相关信息，然后由专管部门进行处理，处理要求先进行问题检测，确认问题具体类型、位置、程度等，最终根据实际情况作出应对。例如发现某个部件完全损坏，那么就要及时更换，但如果遇到外壳受损等问题，则应当采取焊接等手段进行修复[7]。