风力发电塔筒安装工艺控制要点

发表时间:2020/6/3   来源:《中国电业》2020年4期   作者:张国辉 王学军
[导读] 随着经济和科技水平的快速发展,风力发电因其具有清洁、环保、可再生、永不枯竭、基建周期短、运行和维护成本低的优势

         摘要:随着经济和科技水平的快速发展,风力发电因其具有清洁、环保、可再生、永不枯竭、基建周期短、运行和维护成本低的优势,近年在国内得到广泛的应用。其原理就是将发电机组安装在风能资源比较丰富的海岛、山谷或偏僻的乡村把风的动能转为电能。根据风力发电特性,其普遍所处位置与自身高度都处于比较高的位置,所以风电机组的安装成为一件技术性、安全性特别强,且工作量集中的工作,风电塔筒在风力发电机组中主要起支撑和最外层保护作用,同时吸收机组震动,其安装质量的好坏、效率高低直接关系到整个发电机组的正常运行和施工单位的经济效益。
         关键词:风力发电,塔筒安装,高强螺栓
         引言
         随着经济和各行各业的快速发展,传统风资源优势区域逐步减少,低风速区域风电开发越来越普遍。为获得较为理想的风力发电收益,在低风速区域通常采用增高塔筒高度和增加叶片长度实现对风能的充分利用,提升发电量。混凝土塔筒因其具有较高的安全性、稳定性及较低的运维成本,因此将被广泛运用。塔筒提模装置在混凝土塔筒施工过程中发挥着重要的作用,具有机械性能稳定,工作效率高,投资小,自重轻,操作便捷,且不受塔筒高度限制的特点。其优点是减轻施工人员劳动强度,保障高空作业施工人员的安全,同时又可以提高施工速度。但随着塔筒施工作业面的升高,其危险程度也随之变大。为保障施工过程的安全,不仅要正确操作提模装置,更重要的安全基石是提模装置的安装。只有精确安装提模装置才可以让机械性能安全又充分地发挥作用。
         1风电机组塔筒设备及安装流程
         1.1吊装设备的选择和专用吊具准备
         1)吊装设备的选择:吊装的主吊车选用主要受地理环境、场内道路状况、设备参数(塔筒重量、高度、尺寸)等因素影响,随着单机容量增大,对吊装机械的要求也提高,在场地宽敞的条件下,一般使用履带起重机作为主吊;汽车起重机作为辅吊,用于塔筒吊装的溜尾。2)专用吊具准备:根据各段塔筒重量,核实计算吊装专用工具吊具规格,检查吊装用吊具、吊耳焊接件、钢丝绳有无裂纹、弯曲、永久变形及其他损害现象;吊带表面有无磨损、边缘破损、老化、缝合处有无变质及其他损坏。
         1.2承重模板安装于筒壁
         该套设备最早安装的部件是承重模板,其在筒壁模板支设时就进行安装,因此承重模板安装既是该设备安装的基础,亦是安装的重点,其安装精度决定了后续其它部件的安装精度。该工程塔筒每节高度为1.5m。根据门架高度,为满足门架安装要求,承重模板从塔筒第3节开始安装,连续安装2节。承重模板安装在塔筒筒壁外侧,与两侧的钢模板通过螺栓连接固定,承重模板安装上剪力环再通过M22高强螺栓副与筒壁内侧的钢模板进行连接。安装时以在筒壁圆周上均匀布置5组承重模板,每组承重模板中心线相对塔筒圆心的夹角为72°,要求夹角误差不大于0.08°或相邻两组承重模板最大外径周向偏差小于5mm,其水平高差控制在3mm之内,两节承重模板沿筒壁竖向直线误差控制在2mm之内。
         1.3单元节拼装与焊接
         单元节拼装采用液压组队机与滚焊台车配合进行拼装。拼装顺序为:法兰节-相邻瓦片-法兰节。拼装完成是需对整体尺寸、双侧法兰同轴度进行检验,检验合格后转交焊接。单元节焊接采用埋弧自动焊机进行焊接,先焊接内缝,内缝焊接完毕后,利用碳弧气刨进行外缝清根,打磨清根部位,进行外缝盖面焊接。埋弧自动焊采用H10Mn2准4.0mm焊丝和SJ101焊剂。依据制造工艺要求,焊接完毕后进行100%UT检验及其他检验。


         1.4门框及焊接件拼装、焊接
         焊接件拼装严格执行焊接件拼装工艺,精准放样,确保拼装位置准确,进行点焊。拼装完毕后进行检验。焊接件焊接采用二氧化碳气体保护焊进行焊机,使用ER50-6准1.2mm实芯气体保护焊焊丝,角焊缝全部满焊,并打磨光滑。门框拼装于底节塔筒上,拼装前按图纸尺寸在响应位置放样,进行切割门框口,并切割坡口,打磨干净,进行拼装,组装后焊缝间隙小于3mm。门框焊接采用二氧化碳气体保护焊进行焊机,使用E501T-1L准1.2mm药芯气体保护焊焊丝,焊前对焊接位置进行预热,预热温度高于100℃。焊接采用分散施焊,控制焊接变形。
         1.5塔筒起吊
         吊装工具安装完后开始提升操作。拆除塔筒支撑,在塔筒下法兰对边的法兰螺栓孔上固定缆风绳用于调整塔筒位置。主副吊车要做到同时作业,同时起吊,塔筒离开地面后,主吊车继续提升,副吊车则调整塔筒底端与地面的距离,提升塔筒时应保持水平,吊起塔筒到一个合适的高度时清洁与地面接触时外壁沾染的污物,油漆有破损的地方及时补漆。清洁后继续将塔筒提升为竖直,使下法兰与地面接近但整个过程中塔筒不应与地面接触以防塔筒变形损坏,副吊车随时配合主吊车,利用缆风绳控制塔筒的位置与摆动,待塔筒竖直且摆动幅度趋于稳定后拆除塔筒底部的吊具。
         1.6液压系统安装
         安装应牢固可靠,并采取固定措施;管路走向布置要合理,长短余量合适;运动过程中油管不得受拉力,油管成束,捆扎牢固,防止摩擦和挤压;所有液压执行元件都应防碰伤措施及防雨防尘措施;液压件安装时一定要清洁冲洗;密封圈安装正确;液压油符合标准,并经过严格过滤。
         2塔筒吊装控制重点
         1)质量保证基础:焊接工艺评定。焊接工艺评定按照《压力容器焊接工艺评定》(NB/T47014)标准进行试板制备,选取具有省级资质金属材料检验机构进行检验,确保焊接工艺符合产品生产技术要求。2)认真、如实、准确做好原材料原始信息、作业人员信息移植,使用钢印在规定位置进行移植,确保产品信息持续可追溯。3)生产过程中注意各岗位安全作业,严格按照设备操作规程进行操作;特种设备作业人员必须持证上岗、对起重作业的吊具进行定期检查、维护和保养;集中供气站须有专人进行看护,严格按照操作规程作业,适时调整管道压力;焊接与打磨过程中做好个人防护,口罩、面罩、护目镜、手套等劳保齐全,高空作业必须在稳固高点位置系紧安全带;涉及电气作业必须由电工进行,其他人员不准进行操作。4)中段塔筒吊装完后根据现场情况决定是否吊装顶段塔筒。如果顶段塔筒吊装则必须当天将机舱吊装至塔筒上,未安装机舱的塔筒,不应过夜,确因客观原因,机舱不能在塔筒安装的当天吊装,应该在顶段塔筒上口采取措施临时封闭,防止产生“烟筒效应”,发生震荡。5)吊装中段、顶段塔筒时风速不大于10m/s,如突发大风,应将缆风绳与地锚锁紧,防止塔筒晃动,等风速降低后再行安装;若风速过大机舱起吊不能当天完成,应将该段塔筒吊下等待时机;若塔筒已经用高强度螺栓固定,则需要将全部螺栓拧规定的力矩值,主吊具有一定负载不松钩,挂住该段塔筒。
         3结语
         充分考虑现场施工条件,制定合理的风力发电塔筒安装工艺,并在安装过程中严格把控,才能保质保量完成塔筒安装。该风力发电塔筒安装工艺控制在大唐新能源广西富川龙头风电二期项目风筒安装中得到应用,确保了整个安装过程安全有序,安装质量明显提高。
参考文献:
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[2]马彬锐.风力发电机组塔筒电梯的设计与使用[J].电气制造,2018(6):42?44.
[3]王廷锋.风电塔筒升降机安全性能分析[J].中国特种设备安全,2018,27(7):13?15.
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