何彩云

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南鄭州 450000）

隨著大氣污染防治日益受到重視，清潔能源發(fā)展前景廣闊，風(fēng)力發(fā)電因?yàn)榍鍧嵞茉?，可再生，資源得到進(jìn)一步開發(fā)。中國風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量到2020年來可達(dá)到5000萬kW。許多風(fēng)力發(fā)電機(jī)組布置在山區(qū)，由于山區(qū)風(fēng)電場位置偏僻，環(huán)境復(fù)雜，這就給其施工及安全管理帶來了一定的難度。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成

一套完整的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)機(jī)塔架基礎(chǔ)、接地系統(tǒng)、塔筒、機(jī)艙、輪轂、葉片、箱式變壓器及電氣等部分組成。

2 風(fēng)電場施工總平面布置

風(fēng)電場一般建設(shè)投資較大、工期緊任務(wù)重、風(fēng)機(jī)布置分散，風(fēng)力發(fā)電場設(shè)計(jì)中考慮風(fēng)機(jī)尾流的相互影響，風(fēng)機(jī)之間的水平距離需達(dá)到3～4倍塔高（平均塔高80多米），施工區(qū)域的擴(kuò)大，給施工及現(xiàn)場管理都帶來難度，需用科學(xué)的項(xiàng)目管理方式，從施工中各環(huán)節(jié)分析、制定控制措施，按照規(guī)程規(guī)范要求，確保山地風(fēng)電場施工的工期、質(zhì)量等目標(biāo)的完成。施工總布置需按以下基本原則進(jìn)行：

2.1 路通為先，支線跟進(jìn)原則

人員及設(shè)備進(jìn)場后、應(yīng)先開展控制點(diǎn)校核、地形測量，進(jìn)行風(fēng)場道路施工，首先要將風(fēng)場區(qū)向外界連通的主干路打開，然后以工程分期為前提，按照相應(yīng)的分段順序，依次對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間的支線道路進(jìn)行整修。在實(shí)際針對風(fēng)電場建設(shè)施工安裝階段的道路進(jìn)行施工的過程中，需要統(tǒng)籌考慮風(fēng)電場永久規(guī)劃道路的施工，在此基礎(chǔ)上，最大限度地節(jié)約施工成本。在實(shí)際開展風(fēng)電場建設(shè)施工安裝工作的過程中，配套的道路建設(shè)不僅需要能夠滿足施工過程中各項(xiàng)建筑材料的運(yùn)輸需要，還要保證能夠通過超長超寬平板運(yùn)輸車，保證塔架、大型起吊設(shè)備和主變壓器、風(fēng)輪葉片、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙等設(shè)備以及構(gòu)件的運(yùn)輸需要。因此，道路建設(shè)過程中一方面要保證路基具有足夠的寬度和承載力，一方面還需要保證山地位置道路的最大橫坡以及最大縱坡能夠滿足運(yùn)輸需要，除此之外，還需要充分考慮運(yùn)輸工具的長度，保證彎道位置的最小轉(zhuǎn)彎半徑能夠使運(yùn)輸工具順利通過[1]。

2.2 分區(qū)劃片，合理交叉的原則

風(fēng)電場規(guī)模較大，風(fēng)機(jī)布點(diǎn)范圍大而分散，一般會(huì)分期分批投入運(yùn)營，對整個(gè)風(fēng)電場進(jìn)行劃片，應(yīng)根據(jù)投入運(yùn)行的先后順序和施工期限，按照輕重緩急，合理安排分部分項(xiàng)工程及工序交叉作業(yè)。

2.3 以點(diǎn)帶面，由近及遠(yuǎn)的原則

選定風(fēng)電場項(xiàng)目的第一批項(xiàng)目中的一個(gè)區(qū)域做為試點(diǎn)，施工過程可根據(jù)實(shí)際需要分區(qū)分片。在充分考慮施工情況的前提下，可以從某一側(cè)進(jìn)行延伸施工，也可以從中心區(qū)域向兩側(cè)進(jìn)行施工，可以加快基礎(chǔ)工程施工。

2.4 平面布置要求

施工總平面布置包括四大部分，即設(shè)備堆放區(qū)、材料加工區(qū)、吊裝區(qū)和施工生產(chǎn)及生活辦公區(qū)布置。鋼筋加工廠、混凝土拌合站應(yīng)選定在風(fēng)場的中間位置，減少運(yùn)輸時(shí)間。發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)現(xiàn)場需場地平整。通常情況下，制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單位都會(huì)為施工單位提供安裝手冊，其中主要包括安裝現(xiàn)場平面布置圖，與此同時(shí)，也會(huì)包含各個(gè)部件的現(xiàn)場尺寸，多數(shù)情況下這些尺寸都能滿足實(shí)際施工的需要，在進(jìn)行場地平整的過程中需要盡量按照相關(guān)要求來操作?，F(xiàn)場除滿足基礎(chǔ)混凝土施工擺放，還應(yīng)考慮后續(xù)機(jī)組安裝過程中需要用到的輪轂、機(jī)艙總成、塔筒以及風(fēng)輪葉片擺放的安全性，確保場地設(shè)置能夠滿足相應(yīng)的組裝需要，尤其需要重點(diǎn)考慮大噸位起吊機(jī)械（主、輔吊）場地[2]。

3 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土施工

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工主要包括土方開挖和填筑，地基處理，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土澆筑，預(yù)埋件埋設(shè)（防雷接地、電纜套管等），鋼筋制安，基礎(chǔ)環(huán)安裝，基礎(chǔ)環(huán)安裝調(diào)平；電纜溝、基礎(chǔ)防腐密封，地面硬化等。下面僅對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工中的重點(diǎn)進(jìn)行描述。

3.1 基礎(chǔ)環(huán)施工

風(fēng)機(jī)設(shè)備整體過高，對風(fēng)機(jī)垂直度要求嚴(yán)格，其中預(yù)埋基礎(chǔ)環(huán)的水平度直接影響風(fēng)機(jī)發(fā)電設(shè)備的垂直度、安全性和可靠性?；A(chǔ)環(huán)施工顯得尤其重要?；A(chǔ)環(huán)調(diào)平通過安裝時(shí)、澆筑前、澆筑中三步進(jìn)行控制調(diào)平，澆筑后復(fù)測，保證水平精度滿足要求。

3.1.1 基礎(chǔ)環(huán)安裝工藝流程

基礎(chǔ)環(huán)預(yù)埋件安裝→混凝土墊層澆筑→基礎(chǔ)環(huán)支腿焊接安裝→基礎(chǔ)環(huán)吊裝→基礎(chǔ)環(huán)調(diào)平校正→基礎(chǔ)環(huán)混凝土澆筑前調(diào)平→基礎(chǔ)環(huán)混凝土澆筑過程中的反復(fù)校正。

3.1.2 基礎(chǔ)環(huán)驗(yàn)收

基礎(chǔ)環(huán)驗(yàn)收時(shí)應(yīng)按要求復(fù)檢，檢查基礎(chǔ)環(huán)規(guī)格型號是否與設(shè)計(jì)相符，表面涂層完整無損；支腿長短一致，H型鋼無扭曲變形情況，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序施工。

3.1.3 基礎(chǔ)環(huán)支腿焊接安裝

基礎(chǔ)環(huán)支腿的焊接安裝應(yīng)按設(shè)計(jì)控制尺寸安裝配件支腿，首先將下部H型鋼與預(yù)埋板四邊焊接牢固，再將支腿用橫梁連接焊接牢固，并保證垂直度，最后安裝三個(gè)調(diào)平絲桿，將調(diào)節(jié)絲桿與H型鋼上頂面焊接牢固，要求焊縫飽滿，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.1.4 基礎(chǔ)環(huán)的水平控制

在實(shí)際開展變成混凝土施工工作的過程中，一個(gè)十分重要的前提條件就是使預(yù)埋鋼板能夠最大限度的保證水平，通常情況下，允許偏差為5mm；基礎(chǔ)環(huán)吊裝時(shí)支腿筒水平并在預(yù)埋鋼板上擺放好；隨后對基礎(chǔ)環(huán)的水平度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整過程中，所使用的工具主要為精密水準(zhǔn)儀，誤差范圍在1mm內(nèi)，在此基礎(chǔ)上，對調(diào)整螺絲進(jìn)行焊接；結(jié)束上述所有施工步驟之后，還需要繼續(xù)對基礎(chǔ)環(huán)上部四周以及底部進(jìn)行加固，加工主要采用焊接的方式?；A(chǔ)鋼筋綁扎完畢模板架立完成后，第二次主要針對基礎(chǔ)環(huán)的水平度進(jìn)行復(fù)核，確保偏差在允許范圍之內(nèi)。正式開始澆筑混凝土之前，還需要對基礎(chǔ)環(huán)的水平度進(jìn)行第三次復(fù)核，實(shí)際展開澆筑工作的過程中，還需要有效控制澆筑的沖擊力以及澆筑的對稱性，在此基礎(chǔ)上，有效控制其對基礎(chǔ)環(huán)的影響，每層澆注完畢，測量員都要對基礎(chǔ)環(huán)的水平度進(jìn)行校核，且必須雙人雙儀器觀測[3]。

3.2 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土施工

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為大體積混凝土，是土建施工中的重點(diǎn)。施工中應(yīng)按大體積混凝土要求進(jìn)行施工，必須做到幾下幾點(diǎn)：

（1）選用合理的配合比，在滿足強(qiáng)度要求的條件下盡量減少水泥用量，選擇7d水化熱較低的水泥，降低水化放熱量。外加劑優(yōu)先選用具有微膨脹性能的高效減水劑，增加混凝土補(bǔ)償溫度收縮能力。在冬季施工時(shí)要摻早強(qiáng)劑和防凍劑。優(yōu)選抗裂纖維混凝土。

（2）混凝土澆筑采用分層澆筑，根據(jù)澆筑能力計(jì)算確定每個(gè)澆筑層范圍及厚度，應(yīng)盡可能一次性澆筑完成，施工中需要做好針對不同工種的協(xié)調(diào)工作，根據(jù)不同工種的需要進(jìn)行人員以及機(jī)械設(shè)備配置，針對可能出現(xiàn)的各類問題準(zhǔn)備好應(yīng)急預(yù)案，為了有效避免澆筑中斷的情況出現(xiàn)，交接班以及人員吃飯的過程中需要做好統(tǒng)籌安排。大體積混凝土施工應(yīng)采取措施降低混凝土入模溫度。當(dāng)氣溫超過25℃時(shí)，避開白天高溫時(shí)段，在夜間澆筑。澆筑完成后，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止因風(fēng)大快速失水，出現(xiàn)干縮裂縫。

（3）溫控方案必須通過應(yīng)力計(jì)算確定，根據(jù)實(shí)測溫差做適當(dāng)調(diào)整，保證混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，溫控養(yǎng)護(hù)一般選用保溫保濕法，初凝前抹光壓實(shí)收面，及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于14d。測溫點(diǎn)按照規(guī)程、規(guī)范要求設(shè)置，測點(diǎn)按底面以上50mm，中部和表面以下50mm需要做好布置?？刂坪脺囟?，最高溫升不得超過30℃，降溫速度要小于1.5℃/d，內(nèi)、外溫差控制在25℃以內(nèi)，測溫及記錄由專人負(fù)責(zé)，混凝土澆筑后即開始測溫，并認(rèn)真繪制溫度變化曲線圖。

3.3 接地施工

風(fēng)力機(jī)組因其高度較高，易遭受雷擊。國內(nèi)因雷擊產(chǎn)生風(fēng)機(jī)倒塌的事故時(shí)有發(fā)生，防雷接地施工也是一項(xiàng)難點(diǎn)工程。由于環(huán)境不同、區(qū)域不同接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)也大有不同。但影響接地效果的主要還是土壤電阻率及接地體。目前使用頻率最高的還是金屬材料，主要有銅包鋼、熱鍍鋅園鋼和扁鋼等。山區(qū)因其地勢、地質(zhì)原因，垂直接地孔主要采用鉆深孔接地的施工方法。水平接地體鍍鋅鋼管與扁鋼、角鋼與扁鋼焊接時(shí)，為了使連接能夠最大限度的保證可靠，焊接過程中，不僅需要對接觸部位的兩側(cè)進(jìn)行焊接，還需要針對鋼帶彎成的弧形（或直角形）卡子與鋼管（或角鋼）補(bǔ)強(qiáng)焊接；混凝土澆筑完畢后，將垂直接地極用水平接地體（扁鐵）進(jìn)行相連，同時(shí)，對扁鐵周側(cè)采用高效降阻劑進(jìn)行涂貼。水平接地體和垂直接地極焊口均要進(jìn)行防腐蝕處理?；靥钸^程中，查驗(yàn)降阻劑有無脫落部位并進(jìn)行重新修補(bǔ)。土方回填應(yīng)分層施工，接地網(wǎng)的接地距離應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求[4]。

4 風(fēng)機(jī)吊裝施工

隨著時(shí)代進(jìn)步和發(fā)展，2MW以上的風(fēng)機(jī)越來越多，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的吊裝技術(shù)要求也越來越高。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因其起吊重量大、高度高，存在著較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。其安全方案應(yīng)按照住建部2018（31）號文件要求，進(jìn)行方案評審及專家認(rèn)證后方可施工。

4.1 風(fēng)機(jī)安裝工作程序流程

施工程序：施工準(zhǔn)備→設(shè)備卸車→基礎(chǔ)驗(yàn)收→設(shè)備開箱清點(diǎn)、驗(yàn)收→安裝塔內(nèi)沿爬梯的電纜線、照明系統(tǒng)安裝→地面組裝葉片輪→塔架下段安裝→安裝地面控制箱→塔架中段安裝→塔架上段安裝→安裝機(jī)艙→安裝葉輪→驗(yàn)收→試運(yùn)轉(zhuǎn)、移交。

4.2 吊裝準(zhǔn)備

風(fēng)機(jī)設(shè)備安裝前，吊車行走道路及設(shè)備存放場地平整，選擇好合適的起吊設(shè)備，并準(zhǔn)備好起吊用的工具和器材。對材料設(shè)備的實(shí)物要認(rèn)真檢查，看其是否有與設(shè)計(jì)不符、裂紋、砂眼、超標(biāo)等缺陷。

主吊的選擇事關(guān)施工安全和成本，應(yīng)根據(jù)塔筒的最大安裝高度、機(jī)艙的最大重量，通過驗(yàn)算選擇。山區(qū)因地勢不便，不宜轉(zhuǎn)場，建議使用大噸位汽車吊。

每天派專人與當(dāng)?shù)貧庀缶秩〉寐?lián)系，并分析第二天的天氣情況，當(dāng)氣溫低于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝要求溫度，風(fēng)力超過6級以上及暴雨、打雷、大霧等惡劣天氣時(shí)，一律不得安排安裝作業(yè)。

4.3 基礎(chǔ)法蘭驗(yàn)收

用水平尺與標(biāo)尺檢查法蘭的水平度，防腐層是否損壞，基礎(chǔ)法蘭與塔筒法蘭對接標(biāo)記檢查，標(biāo)記對應(yīng)塔門方向。

4.4 電氣盤柜安裝

調(diào)節(jié)平臺重心、同心度、高度后，使用輔吊將底部控制柜、變頻柜吊裝放置在底部平臺上。

4.5 塔筒安裝

4.5.1 底部塔筒安裝

按廠家要求的吊點(diǎn)進(jìn)行安裝和緊固塔筒吊具，并起吊。用主吊和輔吊將底段塔筒水平吊離地面1m，對塔筒外觀進(jìn)行再次檢查，對油漆破損部位進(jìn)行補(bǔ)漆處理。主吊緩慢起升，輔吊配合，進(jìn)行塔筒空中翻身呈豎直狀態(tài)。

圖1 底段塔筒安裝

在塔筒即將到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，需要對塔筒門進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到必需的位置（門的位置逆時(shí)針偏離主導(dǎo)風(fēng)向90°），將塔筒放下，將其與基礎(chǔ)環(huán)的法蘭連接到一起。塔筒就位時(shí)速度應(yīng)緩慢，防止損壞螺栓螺紋，如個(gè)別螺栓無法入孔時(shí)，應(yīng)采用橡皮錘敲打螺栓入孔。用電動(dòng)扳手緊固對角的螺栓時(shí)，吊車降至最低載荷，緊固螺栓力矩分兩次緊固到位。

4.5.2 頂段以及中部塔筒安裝

先對一、二節(jié)塔筒的螺母、螺栓、墊圈進(jìn)行連接，連接主要采用吊裝的方式，在此基礎(chǔ)上，準(zhǔn)備好下節(jié)塔筒的連接。相關(guān)的操作方式與第一二節(jié)塔筒的連接方式保持一致，如此反復(fù)。

4.6 機(jī)艙安裝

4.6.1 機(jī)艙吊裝設(shè)備

檢查機(jī)艙各項(xiàng)部件是否齊全，各項(xiàng)工具準(zhǔn)備齊全，主軸法蘭已清潔完畢；接地線連接完畢；所有螺栓連接已經(jīng)擰緊；機(jī)械剎車松閘工具準(zhǔn)備完畢；葉輪固定螺桿及螺帽準(zhǔn)備完畢；清潔好機(jī)艙內(nèi)部。安裝好吊裝工具之后，移動(dòng)吊車，使其處于機(jī)艙上方位置，固定好專用吊裝工具。

4.6.2 提升機(jī)艙至塔頂位置

吊車就位之后，在機(jī)艙的四個(gè)吊點(diǎn)上安裝機(jī)艙專用釣具，與此同時(shí)，還需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行保護(hù)繩索的安裝，確保在實(shí)際進(jìn)行吊裝的過程中機(jī)艙不會(huì)失控。吊車持力后，將支撐工裝的連接螺栓、運(yùn)輸支架以及機(jī)艙卸掉，對偏航剎車盤的法蘭端面進(jìn)行清理，移動(dòng)機(jī)艙至固定位置。測量起吊后的機(jī)艙水平度，將水平度調(diào)整至±1度之間。

吊機(jī)艙時(shí)機(jī)艙縱軸線應(yīng)處于偏離主風(fēng)向90°的位置，以便于葉輪的安裝。吊車吊鉤必須處于與機(jī)艙縱軸垂直的狀態(tài)。要使機(jī)艙整體水平。

4.6.3 將機(jī)艙安裝于塔頂

機(jī)艙吊至上法蘭約10cm處，安裝人員在確保機(jī)艙導(dǎo)向柱與塔筒頂部法蘭上的孔對準(zhǔn)之后，將機(jī)艙放下，直到塔筒頂部法蘭與偏航剎車盤剛好能夠互相接觸，保證兩者對齊的情況下，然后將所有墊片以及螺栓安裝好。對螺栓的固定需要分兩次實(shí)施，達(dá)到最終力矩要求。

4.7 輪轂和葉片吊裝

對所有必要部件的安裝情況進(jìn)行檢查，將連接葉片的法蘭和輪轂清理干凈。風(fēng)葉中間是空心，比較脆弱，作業(yè)必須小心謹(jǐn)慎。主、輔吊、葉片專用吊具起吊葉輪，在使葉片上的螺栓孔進(jìn)入到變槳軸承上的孔內(nèi)之后，為了使螺栓進(jìn)入孔內(nèi)的過程能夠最大限度的保證聽話，需要對變槳機(jī)構(gòu)漿角進(jìn)行微調(diào)，隨后對變槳驅(qū)動(dòng)與變槳軸承進(jìn)行固定。

輪轂在地面組裝后，用專用吊具，主吊緩慢起升，在吊裝過程中要注意調(diào)整位置和方向。輪轂離開地面后，輔吊拆除輪轂底座。用輪轂液壓泵調(diào)整輪轂角度，使輪轂順利安裝。葉輪直徑大迎風(fēng)面積較大，水平組裝、垂直就位時(shí)風(fēng)輪擺動(dòng)很大，注意設(shè)備防護(hù)。

4.8 電氣安裝

電氣接線和電氣連接應(yīng)可靠，所需要的連接件如接插件、連接線、接線端子等應(yīng)能承受所規(guī)定的電（電壓、電流）、熱（內(nèi)部或外部受熱）、機(jī)械（拉、壓、彎、扭等）和振動(dòng)影響；電氣系統(tǒng)及防護(hù)系統(tǒng)的安裝應(yīng)符合圖樣設(shè)計(jì)要求，保證連接安全、可靠。不得隨意改變連接方式，除非設(shè)計(jì)圖樣更改或另有規(guī)定。

5 結(jié)論

為了進(jìn)一步落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并在提升風(fēng)能利用率的基礎(chǔ)上，要加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)的施工水平，同時(shí)加強(qiáng)安全管理，做好環(huán)境保護(hù)，才能不斷推進(jìn)山區(qū)風(fēng)力發(fā)電場的整體水平。