浅谈山地风电塔筒场内运输安全技术措施

浅谈山地风电塔筒场内运输安全技术措施

苏宏庆

（中国电建市政建设集团有限公司山东德州253009）

摘要：本文基于山地风电场道路坡度陡、路面窄、转弯半径小的难点，针对风电塔筒超长、超宽、超高、超重的特点，通过对塔筒捆绑加固、装载机牵引、运输车辆选型验算、车辆配置防后退挡块、组织安全检查等措施，成功解决了辽宁北票西山风电场25台风机设备运输的难题。可为后续山地风电设备进场运输提供理论依据与参考经验。

关键词：山地风电场；风电塔筒；场内运输；安全技术措施

1引言

西山风电场位于低山丘陵地带，地形起伏较大，整个场区高程介于330～720m，地表植被多为草地，部分为林地。受山势陡峭、山形窄瘦、地形起伏大等因素影响，风机平台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%。如何将风电塔筒完好无损运送到机位平台成为本工程的重点。

2风电塔筒参数

表1风电塔筒参数

3风电塔筒紧固与理论验算

3.1塔筒紧固方法

塔筒装车时，将塔筒大直径端朝前放在车头处，并紧贴车板。塔筒采用4道5t倒链与车板围捆在一起，前后分别用1个10t倒链通过塔筒两端的法兰孔与车板连接在一起，塔筒与车板之间采用内衬钢制马鞍座支撑，马鞍座圆弧长度大于所放位置塔筒弧长的1/4，马鞍座与车板采用螺栓连接，马鞍座圆弧内铺垫橡胶皮带。

3.2塔筒抗前后滑移验算

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》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，本次计算中摩擦系数μ取最小值0.3。

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图1所示。

图1上坡过程中塔筒受力分析图

以最重的下段塔筒为例，设g=10m/s2，

则，塔筒所受重力G=mg=964kN

塔筒下滑分力f=Gsin15°=249.5kN

塔筒自身摩擦力f1=μGcos15°=279.3kN

倒链围捆附加摩擦力f2=μF=60kN

前后倒链拉力f3=2×10×10=200kN

塔筒抗下滑合力f’=f1+f2+f3=539.3kN

安全系数η=f’/f≈2.16˃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，塔筒自身重力产生的摩擦力已大于其下滑分力，因此增加围捆、前后拉拽等措施后，进一步提高了塔筒抗前后滑移的能力。根据牵引半挂车车板结构，车板靠车头侧设计有直角错台，塔筒一端与错台紧靠，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。

3.3抗左右滑移验算

根据风电场道路勘测情况，场内道路最大横坡为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。

4运输车辆选用验算

对于坡度大于16%的道路，运输车辆采用一台装载机牵引。

4.1运输拖拽设备参数表

表2运输拖拽设备参数表

4.2牵引钢丝绳选取

参照起重钢丝绳选配原则（安全系数K=5～6），按照钢丝绳直径选用经验公式d≥0.1，求得钢丝绳直径，通过《重要用途钢丝绳》力学性能表选择合适类别的钢丝绳。

已知1台装载机最大牵引力为156kN，则牵引钢丝绳所受最大拉力为156kN，钢绳直径d≥0.1=39.5mm。

根据以上计算结果，查《重要用途钢丝绳》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）作为装载机牵引钢丝绳，安全系数K=829/156≈5.3˃5，满足工程实际需要。

4.3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了简化分析。

假设运输车辆在风电场道路内匀速行驶，将运输车辆和其所载塔筒视为一个整体。因此，1台装载机制动力F与运输车辆的制动力F2之和应大于运输车辆总重力（含塔筒）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。建立如图3所示受力分析模型。

图3运输车辆受力分析模型

则，制动力之和F’=（F+F2）ε=（156+480）×0.6=381.6kN

运输车辆总重力（含塔筒）的坡面分力F1=（30+96.4）×10×Sin15°=327.1kN

F’﹥F1，满足实际需要。

5风电塔筒场内运输注意事项

5.1场内道路修整

塔筒进场前，对路况较差的路段进行修整，清除道路上的积雪，并对坑洼路段填平夯实。对碎石较多的路段，铺垫泥土，防止车辆打滑。

5.2塔筒保护

塔筒采用4道5t倒链与车板围捆在一起，前后分别用1个10t倒链通过塔筒两端的法兰孔与车板连接在一起。塔筒在运输中采用包装布包装，紧固塔筒使用的绷带、倒链全部用棉布缠绕，避免塔筒损伤。

图4绷带使用棉布缠绕

5.3场内交通疏导

风电场运输路线区域内所有车辆必须听从疏导人员的统一指挥，严禁无关车辆在运输区域内行驶。危险地区须悬挂“危险”、“禁止通行”、“严禁烟火”等标志，运输车辆最高车速不得超过15km/h，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。

5.4车辆配置防后退挡块

为防止运输车辆在上坡过程中发生车轮打滑后退现象的发生，项目部人员在车辆后轮处安装了二个防后退挡块。

图5运输车辆配置防后退挡块

5.5起运前安全检查

塔筒运输车辆进入风电场前，组织运输车辆司机、车辆指挥人员熟悉设备进场路线，运输车辆上山起运前，由监理、项目部、运输队、施工队共同组成的检查组对运输车辆和设备绑扎情况进行检查。并确认指挥人员、辅助人员对讲机信号良好。

5.6设备拖拽上山

设备拖拽上山过程中，牵引车司机和运输车辆司机要配合默契，各部门紧密配合，实时监控车辆及道路情况，并通过对讲机实时说明发现的问题并传达指令。

图6塔筒拖拽上山

6结论

本文基于山地风电场道路坡度陡、路面窄、转弯半径小的难点，针对风电塔筒超长、超宽、超高、超重的特点，通过对塔筒捆绑加固、使用装载机牵引、车辆配置防后退挡块、组织安全检查等措施，成功将风机设备运输至风机平台。本方法成功应用于辽宁北票西山风电场25台风机设备运输中，运输中未对设备造成损伤，保障了塔筒运输安全。本方法可为后续山地风电场设备进场运输提供理论依据与参考经验。

参考文献：

[1]GB8918-2006《重要用途钢丝绳》.中华人民共和国国家标准，2006

[2]Q/GW2CG.60.2-2011《金风MW塔架技术条件》.新疆金风科技股份有限公司，2011