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浅谈当前风电叶片运输

日期:2021-10-21    来源:中国水利电力物资流通协会  作者:王果毅

国际风力发电网

2021
10/21
09:43
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关键词: 风电叶片 风电设备 风电设备运输

2020年,全国风电新增并网装机量创下历史新高,从运输角度看,一车难求,报价逐月递增、甚至出现翻倍现象,而风电叶片运输尤为突出。风电抢装潮过后,进入2021年,则出现大批车辆闲置,价格一跌再跌,有的甚至出现报价低于正常成本的情况。为让更多人了解风电运输,找到更加合适的运输方式,以平滑叶片运输价格波动,编者就当前叶片运输情况做技术性描述,供大家参考,不到之处,敬请批评指正。

浅谈当前风电叶片运输

风机设备主要包括风机叶片、机舱、轮毂及塔筒,每一个部件都属于普通公路运输的超限物件,需要采用专业车辆进行运输。而对于叶片来说,其长度超长,成为区别于风机其他设备的主要特点,但叶片越长,运输越困难,运输成本也越高,随着向低风速、机组大容量发展,风电叶片的运输是一个大问题,叶片运输成本相对叶片总成本比例逐渐提高,叶片越来越长对运输道路要求越高,用什么方法运输叶片又安全又经济,是一个需要计算和规划的技术难题,值得大家思考。

一、风电场工程对于道路运输的设计要求

2019年10月1日发布实施的《风电场工程道路设计规范》(NB/T10209-2019)为我国已发展30余年的风电行业道路工程施工提供了设计规范。该规范的推出不仅规范了风电行业道路工程的设计标准,让广大风电行业道路设计师们有规可依,同时作为风电场投资重要组成部分的道路工程,也能够从设计源头上规范统一标准,提升工程质量标准,其中平面曲线半径章节分别按叶片采用平板半挂车运输工况、塔筒采用平板半挂车运输工况、塔筒采用后轮转向车运输工况这三种工况进行规定。如叶片采用举升车运输时,圆曲线最小半径按塔筒的运输尺寸设计,采用举升车的圆曲线半径大大小于采用平板半挂车要求的曲线半径,另外规范对非后轮转向和后轮转向运输车运输时候道路圆曲线加宽进行了要求,采用叶片举升车道路转弯加宽要求远小于后轮转向运输车转弯加宽要求,其中叶片举升车(带后轮转向)的举升车转弯半径最小,可进一步减小道路幅宽,从而降低风电场的道路建设成本。

为满足叶片运输需要,在道路改造过程中要求外侧弯道的叶片扫尾处不得有电缆杆、灌木、房屋、公路护栏(墙)等障碍物;转弯半径过小的弯道应按设备运输最小转弯半径要求进行改造。悬崖处弯道(危险地段)路宽增加1-2m,并做好安全标识。内弯道过小,外侧为陡壁或盘山公路的护坡段时,填补外侧水沟尽可能加宽原有路面,仍未达到叶片运输最小半径时需填补内侧土方,按设备运输最小转弯半径要求进行改造。而转弯圆曲线半径越大,改造工程越大,为降低道路建设成本,推荐在风电场设计时要考虑叶片、塔筒的运输专用车辆要求,尤其是在叶片越来越长、塔筒越来越高的情况下,采用带后轮转向的专用运输车辆可显著减小转弯半径(见下表),从而降低风电场的建设成本。

图1  非后轮转向(左)和后轮转向(右)运输时道路转弯加宽

二、不同道路条件下叶片运输车的选择

叶片的运输约束条件很多,与叶片本身长度,宽度,高度,叶根节圆大小,支点位置,重量和重心位置等因素相关,比如叶片高速公路运输高度限制<5m,运输车辆前部叶根支架摆放货台面高度≥0.9m,从而要求叶片安装前后运输支架姿态下从地面算起最大高度≤4m,支点位置越长叶片运输车辆抽拉长度越长,导致现场道路转弯半径要求越大。目前叶片的运输一般通过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来完成。平板半挂车结合牵引车一般在高速公路或道路平坦的风场,运输道路条件必须好。

图2  半挂车运输叶片通过一个环岛,需要拆除一些交通标志

叶片举升-旋转-液压转向的特种叶片运输车(简称举升车)是针对风电叶片复杂道路运输专门设计的作业车,由于在行驶途中可以通过液压控制将叶片产生举升、自身360度旋转避让运输途中的各种制约障碍(山体边坡、树木、房屋、桥梁、隧道等),可减少叶片扫尾面积,大大降低道路改造工程量,缩短道路改造工期,在一定程度上满足转弯半径不足、避让高山峭壁、建筑群、电线杆等障碍物及房屋拆迁,也可以大幅减少叶片运输车体总长,从而得到推广运用,尤其是在山地风场受制于道路转运半径的限制基本是目前唯一运输方式选择,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一定的位置,再通过叶片举升转运车转运到机位。

图3  特种叶片转运车在山地和城镇运输大叶片

图4  将叶片360°旋转,改变叶尖朝向后顺利通过障碍

三、叶片举升车与普通平板半挂运输优劣对比

优点:叶片举升转动灵活,改造费用少。特种叶片举升运输方式叶片扫尾面积,与普通平板车平置运输叶片扫尾大,弯道中涉及改造工程面积减少约10倍。如下图所示,通过叶片举升运输能有效地避开高山峭壁,房屋建筑群,减小道路改造、房屋拆迁费用,对植被的破坏,极大的提高叶片运输效率。

图5  叶片举升运输时叶片扫尾面积与平置运输叶片扫尾情况比较(来源于网络)

图6  叶片举升与平置运输投影面积比较(来源于网络)

缺点:由于高速公路及大部分等级公路的限制,风机设备在国家公共交通路网上只能采用普通平板车运输,因此山地风电场采用特种车运输时需在靠近风电场场区附近选择一个合适的地点设置中途转运场。另外采用特种举升车运输的运输费比普通平板车运输费用较高。

四、新型叶片举升车优势越来越显著

当前风机叶片大型化趋势明显,从此前常见的三、四十米,发展至目前的七、八十米,叶片应用场景也分布于高山、内陆、海上等区域。随着南方山地和平原风电场的开发,风资源的质量一降再降,实际在投风电场已有低于5m/s的风电场,在采用大叶轮直径的风机后,小时数也突破2000小时具备开发条件,目前2.0MW级别的叶轮直径突破了135m,2.5MW的叶轮直径突破了145m,3.0MW级别的最高已经达到164m,叶片长度超过80m。伴随叶片大型化和运输道路的复杂化,叶片转运车也适应新的运输要求不断升级换代形成了特定的倒运车,穿过村庄山寨,山地平原沙漠,相比半挂车越来越多的采用用于叶片的运输,目前最新倒运车是具有液压后轮转向、升降调平和举升功能的叶片倒运车,它有24个轮胎,转弯半径不足16米,液压转向装置可以使风叶360度旋转,还可以实现45度的抬升,灵活躲避途中遇到的各种障碍。随着叶片越来越长,这种带后轮转向、升降调平功能的叶片举升车不仅可更加适用复杂的地形,而且可减小道路转弯半径,从而显著降低风电场的道路建设成本,有利于降低度电成本。

几种叶片转用车实例介绍

第七代叶片转运车,主要针对121叶片运输,目前最大可运131,配重多。

第八代叶片转运车,工装主梁采用鹅颈式结构,在充分利用挂车鹅颈空间,工装优化,运输121,配重少,挂车后排桥外露,有利于减少上坡后轮吃重严重的情况。

第九代叶片转运车(四轴线),采用3.4米四轴线半挂车,8.25R16轮胎,尾端带伸缩液压支腿叶片调头更安全,具有升降调平和后轮转向功能,弯道通过性更好,转弯半径更小。

第十代叶片转运车,采用15米X3.6米三线六轴半挂车,后轮带液压支腿叶片调头更安全,叶片法兰盘采用50mm钢板,缩短了尺寸,叶片安装位置靠后,减轻配重,主要运输140—164叶片,转弯半径更小,弯道通过性好。


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