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山地风电设备拖拽上山安全技术措施

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2019-03-15 09:26:14    来源:    作者:xuekanba

摘要:风电场建设工程中如何进行风电机组大型设备的拖拽上山,并保证设备运输的安全与高效是风电机组安装的首要任务。本技术措施通过车辆性能的严格选择,针对风电机组的设备参数进行精确滑移验算,精确计算牵引车的牵引力及牵引钢丝绳的拉力,对牵引车、运输车、捆扎工具设备进行严格的检查等措施,保障各个环节的安全技术要求,从而达到安全高效的完成施工任务。该技术措施安全、高效、可控性强,特别适合应用于山地风电设备运输上山,不但能有效的保障人身、设备的安全,提升企业的安全形象,还大大提高了风机设备的运输效率,创造了可观的安全经济效益

引言:随着风电产业的不断发展扩大,原本环境好、地形好的风电场已经基本建设完毕。再建风电场势必要向海洋、山地的纵深处寻求目标,这样也给风电场的施工建设带来了更多的艰难险阻。风电机组的更新换代很快,风电事业已经朝着大功率的风电机组进行开发研制、安装试验。风电机组的功率越大,设备的体积越大、重量越大,对风力资源的要求越高。风力资源好的地方有远海和高山,这样对于风电机组设备的运输、转运、上山都提出了很高的要求。

一、风电场内道路概况

辽宁北票西山风电场地形属于低山丘陵地带,地形起伏较大,整个场区平均海拔高程介于224~504m,地表植被发育多为草地,部分为林地。风机机位绝大多数位于山顶或山脊,少部分位于山前斜坡地段。风电场内施工道路受地形限制较大,场内道路多弯,部分道路坡度大于16%。

二、对运输车辆的选择

1、要求有资质的运输单位承担运输任务,并且对车辆及驾驶员的相关证件、手续等进行核实,确保合法合规。然后根据设备的参数选择运输车辆的性能参数,确保车辆不超载、牵引力满足载荷要求、车板宽度、底盘高度等符合要求。

2、运输车辆到场后,对运输车辆的起运上山前状态进行全面的检查,按照《起运前检查表》对车辆逐项进行检查,包括车辆的轮胎、制动、水油、绑扎是否完好等等;对驾驶员的驾驶证、行车证、保险等进行复查,确保人证相符,还要对驾驶员进行入场安全教育,交待安全注意事项、行车道路状况、当地民风民俗等。全方位进行安全隐患的排查,消除物的不安全状态和人的不安全行为。

三、风机设备参数1、叶片长度52.5米,重量11.81吨;下段塔筒长度22.17米,重量91.1吨;中段塔筒长度27.86米,重量68.9吨;上段塔筒长度27.49米,重量44.56吨;机舱重量30吨;发电机重量54.814吨。

四、运输安全技术措施

1、设备紧固与验算

(1)设备紧固方法

塔筒装车时,将塔筒大直径端朝前放在车头处,并紧贴车板放置。塔筒采用4道5t倒链与车板围捆在一起,且前后分别用1个10t倒链(F’)通过塔筒两端的法兰孔采用可靠方式将塔筒与车板连接在一起,塔筒与车板之间采用内衬输送带的钢制“马鞍座”支撑,“马鞍座”采用20号槽钢按照塔筒外形尺寸制作,支架圆弧总长度不小于所放位置塔筒弧长的1/4,“马鞍座”与车板采用螺栓连接,圆弧内采用传送皮带隔垫。

(2)塔筒抗前、后滑移验算

根据塔筒参数,选择最具代表性对GW2500kw系列机组的下段塔筒作为验算对象。由于“马鞍座”内衬皮带是固定在其内表面的,因此只需计算塔筒与皮带之间的摩擦力即可。通过《常用物体滑动摩擦系数表》可查得塔筒表面与“马鞍座”内衬皮带间的摩擦系数为0.3~0.5,本次计算中取

根据风电场道路测量情况可知,塔筒运输道路最大纵坡为27%(约15°),运输塔筒车辆在上坡状态下受力情况如下图所示。设重力加速度,设塔筒所受重力为G912KN。


则,塔筒下滑分力: ;

塔筒自身摩擦力:

倒链围捆附加摩擦力:

前后倒链拉力:

由上述计算可知,塔筒抗下滑合力与其下滑分力关系为:

安全系数=523.7/235.9≈2.2˃1.2  

综上所述,在未考虑倒链对塔筒围捆产生的摩擦力和前、后拉力时,塔筒自身重力分力产生的摩擦力已大于其重力的下滑分力,因此增加围捆、前后拉拽、设置防滑挡块等措施后进一步提高了塔筒抗滑移的能力,加固安全、可靠(安全系数≥1.2),同时根据牵引半挂车车板结构,塔筒装载时车板靠车头侧设计有直角错台,而塔筒的一段与错台紧靠,即下坡时塔筒紧贴错台不会发生相对移动,满足塔筒运输要求。

(3)抗左、右滑移验算

根据道路设计图和现场实测情况,道路最大横坡仅为5%,由于道路横坡远小于道路纵坡,同时“马鞍座”对塔筒产生刚性约束力,因此塔筒抗左、右滑移性能远高于抗前、后滑移性能,因此根据前、后抗滑移计算可直接得出结论,即该加固方案抗左、右滑移性能满足运输要求。

2、设备运输

    对于坡度大于16%的道路,设备运输采用一台装载机辅助牵引、运输车辆增加配重的方法。

(1)运输设备参数表  运输车辆为北奔ND4253B34J型号,牵引力480kN,装载机为ZL50型,156kN。

(2)牵引钢绳配置

参照起重钢丝绳选配原则(安全系数),按照钢丝绳直径选用经验公式求得钢丝绳直径,再通过《重要用途钢丝绳》(GB8918-2006)力学性能表选着合适类别的钢丝绳。式中:

已知装载机最大牵引力为156kN,则

1台装载机辅助牵引时,则牵引钢绳所受最大拉力为156kN,钢绳直径d为;

 

根据以上计算结果,查对《重要用途钢丝绳》(GB8918-2006)力学性能表,并结合类似工程施工经验选用6×37+1型、直径d=40mm、公称抗拉强度1570MPa的纤维芯钢丝绳(最小破断拉力829kN)作为卷扬机牵引钢丝绳,安全系数K>5,满足工程实际需要。

因此,采用1台装载机牵引时,牵引绳采用1根直径40mm的钢丝绳,长度为3m。

(3)牵引力验算

 由于运输车辆载重爬坡和下坡是一个复杂的动态过程,要进行全方位模拟分析难度较大,因此本着安全可靠、保证余量的原则,我们对运输车辆在坡道上的行驶情况进行简化分析。

假设运输车辆在风场平路和坡道路面状况一致,且匀速行驶,将牵引半挂车和其所载货物视为一个整体。因此,1台装载机制动力(F)与载重车的制动力(F2)之和应大于载重车总重力的坡面分力(F1)。1台装载机制动力(F)与载重车(F2)制动力取动载系数0.6。建立如下图所示受力分析模型,则一台装载机制动力为F,载重车辆所受总重力沿坡面方向的分力为F1,载重汽车制动力为F2,坡度仰角为α,载重车辆总重力为mg(m为运输车辆自身质量和货物质量之和),可得牵引力计算公式为:

制动力之和为F+F2=156X0.6+480X0.6=381.6 kN

运输车辆自身质量和货物质量之和为(30+59)X10XSin14°=890X0.24=213.6 kN

381.6 kN﹥213.6 kN,满足实际需要。

3、安全预防措施

 (1)运输车辆上山前,由运输队、施工单位、监理组成的检查组对运输车辆及设备捆绑加固情况进行检查,并带领司机对现场道路进行查看,同时进行工程车辆安全技术交底。告知其安全注意事项;

(2)施工现场设立安全标志。危险地区必须悬挂“危险”或“禁止通行”、“严禁烟火”等标志,施工现场设置大幅安全标语;

(3)设备起运前,指挥人员、辅助人员以及牵引车头、装载机、卷扬机、三角木、钢丝绳等辅助设备、机具等应按要求准备到位,并确认对讲机信号良好。

(4)设备运输过程中,最高车速不超过15km/h,并尽量保持匀速行驶;驾驶、指挥人员时刻注意路况,预判潜在危险并及时消除。

(5)运输过程中采取交通管制措施,运输路线区域内所有车辆必须听从交通指挥人员的统一指挥,严禁无关车辆在运输区域内行驶。司机要及时判断风险,尽量保持匀速行驶,避免紧急制动和急转弯,通过岔道口或不平道路时,必须减速慢行,下坡时严禁空档滑车,倒车时必须有人监护。

(6)运输车辆上山起运前,在其轮胎后配置安装防后退挡块,以避免因牵引车辆打滑产生的后退。

五、取得的效果

山地风电设备拖拽上山安全技术措施成功应用于辽宁北票西山风电场风机设备运输中,顺利将25套风机设备运输至机位平台。该措施为整个风电场的施工提供了良好的安全施工环境,避免了设备的二次倒运,有效降低了运输成本。未发生设备损伤,磕碰及运输安全事故,有效保障了风机吊装工作的顺利开展。

 

参考文献:

{1}《辽宁北票西山风电场(49.5MW)项目风机塔筒吊装工程施工组织设计》,2016年;

{2}《SH/T 3557-2015 石油化工大型设备运输施工规范 》