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,今天小编就为大家讲解一下关于风电叶片运输的相关知识。
风电叶片运输存在的难题叶片自身过大大型风电机组机叶片有超长、超重、柔性易损等特点,车辆运输时叶片长度通常超过了一般特种运输的限制范围,在实际运输过程中,有可能会出现某些内部原因和外部原因所引起的损伤。
若是风电叶片在运输中出现损伤,那么叶片的表面就会留下较为明显的伤痕,这些伤痕若是得不到及时处理,将会直接影响到风电叶片的正常使用寿命。
运输环节较差由于风能资源丰富的地区都比较偏远,道路情况恶劣,叶片在运输过程中可能会由于路面的颠簸,导致叶片出现不可逆的损伤,当路面激励的频率接近叶片本身的固有频率时,可能还会导致叶片共振。
关于风电叶片道路设计要求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。
其主要内容如下:设计车辆及设计载荷风电场工程道路设计,应根据所选用的运输车辆类型按下表的规定确定设计车辆的外廓尺寸。
设计荷载应采用现行行业标准《公路工程技术标准》.JTG B01规定的荷载,并应满足下列要求:1、汽车荷载采用公路-Ⅱ级,不计人群荷载;2、桥涵设计时宜采用与道路交通组成相适应的汽车荷载模式进行结构整体验算和局部验算。
道路横截面要求路基横断面应由车道和路肩组成。
路基宽度应符合下列规定:1、风电场工程道路应采用整体式路基;2、路基宽度应为车道宽度与两侧路肩宽度之和。
场内施工道路路基宽度应符合下表规定。
车道宽度除应满足本规范上表的规定外,还应符合下列规定:施工期设置的错车道宽度不应小于7.5m,有效长度不应小于20m,过渡段长度不应小于10m。
错车道坡度不宜大于5%。
宜在不大于500m的距离内选择有利地点设置错车道。
设置避险车道时,避险车道宽度不应小于4.0m。
路肩宽度除应满足本规范上表的规定外,还应符合下列规定:1、路肩宜采用培土路肩;2、位于直线路段或曲线路段内侧,且车道的横坡值大于或等于3%时,土路肩的横坡应与车道横坡值相同;小于3%时,土路肩的横坡值应比车道的横坡值大1%或2%。
位于曲线路段外侧的土路肩横坡,应采用3%或4%的反向横坡值。
选线规定1、选线应包括确定路线基本走向、路线方案至选定线位的全过程。
2、2选线应根据风电场总体布置及当地路网情况,确定风电场工程道路选线的主要控制点。
控制点应满足下列要求:确定路线基本走向的控制点应包括路线起终点,必须连接的对外交通接口,风电场各功能区,以及特定的桥涵、隧道等的位置。
确定路线方案的控制点应包括各风电机组、变电站的位置及高程。
3、不同的设计阶段,选线工作内容应各有侧重,后一阶段应复查并优化前一阶段的路线方案。
4、选线应在广泛搜集与路线方案有关资料的基础上进行。
选线原则1、选线工作应针对路线所经地域的生态环境、地形、地质的特性与差异,按拟定的各控制点进行方案的比较、优化与论证。
2、线位选择应根据道路功能和使用任务,全面权衡、分清主次,处理好全局与局部的关系。
3、线位选择应充分利用现有道路,同时考虑永久道路和临时道路相结合。
4、路线宜绕避滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、软土等地质条件较差区域,确需穿过时应选择合适的位置,缩小穿越范围,并采取相应的工程措施。
5、线位选择应做好同当地路网、农田与水利设施、林业资源等的协调与配合,合理确定建设规模,切实保护耕地、林地。
6、路线应避让不可移动文物、军事活动区、测量基准点、生态保护区及重点保护树木等限制性区域。
7、选线应合理选择路基填挖高度,避免高填深挖。
8、选线时应考虑平面、纵断面、横断面的相互间组合与合理配合。
路线的平面设计1、道路平面不论转角大小均应设置圆曲线,圆曲线应符合下列规定:叶片采用平板挂车运输时,圆曲线最小半径宜按叶片的运输尺寸设计;叶片采用举升车运输时,圆曲线最小半径宜按最长一节塔筒的运输尺寸设计。
圆曲线最小半径应符合下表的规定。
圆曲线最小长度不宜小于15m。
两圆曲线间直线长度不宜小于15m。
2、圆曲线半径小于100m时应在曲线上设置超高,圆曲线超高应符合下列规定:超高值应根据圆曲线半径、路面类型、自然条件等经计算确定。
最大超高值不宜超过4%。
超高横坡度等于路拱坡度时,采用将外侧车道绕路中线旋转,直至超高横坡值;超高横坡度大于路拱坡度时,绕内侧车道边缘旋转。
超高过渡段长度不应小于10m。
3、圆曲线加宽值应根据道路宽度、圆曲线半径、牵引车轴距、挂车轴距、车宽、后悬长度等参数计算确定。
采用半挂车、后轮转向车运输设备时,圆曲线加宽计算宜符合本规范附录A的规定。
4、圆曲线上的路面加宽宜设置在圆曲线的内侧,路面加宽后路基应相应加宽。
5、圆曲线加宽过渡段应符合下列规定:加宽过渡段长度不应小于10m。
加宽过渡段的设置,应采用在加宽过渡段全长范围内按其长度成比例增加的方式。
过渡段应设在紧接圆曲线起点或终点的直线上。
圆曲线径相连接构成的复曲线,其加宽过渡段应对称地设在衔接处的两侧。
道路设人工构造物处,当因设置过渡段而在圆曲线起点、终点内侧边缘产生明显转折时,可采用路面加宽边缘线与圆曲线上路面加宽后的边缘圆弧相切的方法予以消除。
纵截面设计1、受地形、地质条件限制,不能采取自然展线时可采用回头曲线。
回头曲线应符合下列规定:两相邻回头曲线之间应有较长的距离。
由一个回头曲线的终点至下一个回头曲线起点的距离不宜小于60m。
回头曲线圆曲线半径不应小于20m,最大纵坡不宜大于5.5%。
回头曲线前后的线形应连续、均匀、通视良好,并设置限速标志、交通安全设施等。
新建干线道路最大纵坡不宜大于12%,支线道路最大纵坡不宜大于15%。
最大纵坡确需增大时应进行论证,且不应超过下表的规定。
2、坡长应符合下列规定:道路纵坡的最小坡长不应小于40m。
道路不同纵坡最大坡长应符合表5.3.2的规定。
道路连续上坡或下坡时,应在不大于表5.3.2规定的纵坡长度之间设置缓和坡段。
缓和坡段的纵坡不宜大于3%,条件受限制时不应大于5%,其长度应符合最小坡长的规定。
3、道路纵坡变化处应设置竖曲线,竖曲线最小半径与竖曲线长度应符合下表的规定。
路基设计规定1、路基设计之前应收集沿线水文、气象、地震、地形地貌、地质条件、筑路材料等资料,做好沿线地质、路基填料勘察试验工作,查明地层岩土性质、厚度、空间分布特征及有关物理力学参数。
改建道路设计时,还应收集历年路况资料。
2、路基设计应根据风电场工程道路分类、使用要求及收集的前期资料,结合施工方法和当地经验,提出设计方案。
3、路基设计应考虑气候环境、水文、工程地质等因素,选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。
4、路基设计应考虑水和冰冻对路基性能的影响,设置完善的排水系统或防冻害设施,以及必要的路基防护工程。
5、沿河路基不宜侵占河道,应根据冲刷情况设置必要的防护支挡工程,并妥善处理废弃方,避免河床堵塞、河流改道或冲毁沿线构筑物、农田、房屋等。
6、路基填料应符合现行行业标准《公路路基设计规范》JTG D30的相关要求。
7、土石方调配设计应对移挖作填、集中取土、集中弃土、填料改良处理等方案进行技术经济比较,充分利用挖方材料,节约土地。
8、路基工程的地基应满足承载力要求。
其他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。
叶片运输车的选择原则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。
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。
叶片举升运输车的优缺点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。
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。
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。