举目远望,旷野山巅矗立着一个个风力发电塔,在人迹罕至的地方,那些高耸的塔架、细长的叶片是如何安装的呢?
古人云,九层之台,起于累土。安装风电塔的第一件事,就是要做好地面工作。为了获取更多的风能,风机的塔架或塔筒往往高达数十米甚至上百米,必须筑牢地基才能保证风电塔的安全运转。在修筑地基的同时,还要平整好安装场地,风机部件的摆放以及工程车、吊车的施工都需要充足的空间,所以安装场地不能过于狭小。
建造风电塔最麻烦的环节是风机叶片的运输。兆瓦级的风电塔其叶片长度常常有数十米甚至一百多米,而且是运动件,出于寿命和安全考虑,以现有技术水平还无法做成像塔筒一样的组合构件,只能整体成形,于是运输和安装都只能整体操作。如此长的叶片,虽然看起来比较纤细,但其根部附近的直径也有数米。这么大的物体,只有专业的叶片运输车辆,才能保证把叶片稳妥地安放在车上。现有的叶片运输车主要有平板半挂车结合牵引车,或叶片举升—旋转—液压转向的特种叶片运输车两种。
平板车运输叶片通常可以选用普通抽拉式半挂车。这种车通过纵向伸缩来适应不同长度的叶片运输,非常方便地将风机叶片从厂家直接运输到安装地点。不过由于整车超长,对路面的平直度要求很高,不能有急弯和较大的起伏。
叶片举升—旋转—液压转向的特种叶片运输车(简称举升车),车厢装有可控制叶片多维转动的叶片基座,将叶片根部固定在基座上,其余部分悬在空中,在基座的控制下叶片举升转动灵活,可以避开许多障碍。由于叶片大部分悬在空中,对车辆长度的要求相对不高,与普通平板车平直运输相比扫尾面积约减少10倍。以举升车运输叶片能有效地避开高山峭壁、房屋建筑群、树木、电杆等障碍,部分克服了普通平板车辆车身过长,导致道路转弯半径不足等问题,是山地风场最合理的运输方式之一。很多风场都是先通过平板半挂车,在高速段把叶片从叶片厂运输到离风场较近的位置,再通过举升车转运到机位。
无论采用哪一种车辆运输叶片,都属于超限运输,必须符合超限运输法规的要求,制订运输方案的首要工作就是进行详细的路况勘查。要掌握备选路线的限高、限宽、限重、限速和车流密度的具体情况,实测弯道曲度和车辆最大通行长度,了解坡道长度、走向及坡度,如果道路级别较低还要论证道路可通行情况,必要时应制订道路改造方案,路途较远还要考虑夜间行车和中途休息的问题。全面了解备选路线的路况之后,就可以先完成必要的道路改造,再根据道路的特点选择合理的运输车型和行驶路线,制定详细的运输方案。
如果风机设备需要运到特别遥远的地方,或者风电塔的建设地点通过陆路难以到达,也可以考虑采用海上运输或空中运输。
海上运输相对容易,大型船舶可以轻易容纳任何风机组件。但是因为海上风电环境复杂,运输发电机大部件一般先是在近海处的陆地组装基地,将风电机组大部件组装好之后再进行运输,达到节省时间和减少海上工作量的目的。
空中运输一般分为货机运输和直升机运输两种方式。其中体型足够大的货机可以满足风机叶片的装载容积需求,同时飞机飞行平稳,不易对叶片造成损坏,是跨国运输风机叶片的最佳选择。而直升机运输则适用于地形复杂的山地区域,可避免过大的颠簸造成叶片损伤。
建造风电塔最需要注意的环节是现场吊装。需要吊装的大件设备主要包括塔筒、机舱、叶轮等。机舱(或发电机)最重,吊机受力也最大;叶片的受风面积最大,因此对风速要求严格,一般要求吊装的风速不大于8米/秒。风机构件组装对精度要求很高,如果达不到技术标准,可能会造成事故隐患甚至直接损坏部件。
大构件安装完成以后,还要进行配套组件的安装,例如电气照明系统、电缆支架、爬梯及安全绳等,所有构件安装完毕需要进行整机调试,确认各部件均无异常,一座风电塔的建设才算最终完成。