风电场风机吊装施工技术的分析与探讨

风电场风机吊装施工技术的分析与探讨

钟彬

中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南长沙 410004

【摘要】本文通过分析风电场风机吊装的重要性、面临的问题和解决方案，对风机吊装施工技术进行了系统研究。研究发现，精确的风机定位和合理的吊装方案是确保安全、高效吊装的关键；另外，人员的技能和经验以及设备的检测和维护也十分重要。本研究为进一步改进风电场风机吊装施工技术，提高作业效率和质量提供了参考。

【关键词】风电场；风机吊装；施工技术；质量控制；安全防护

随着我国对可再生能源的重视，风电装机容量持续增长，新的风电场和风机也在不断建设。风机的安装吊装是风电工程的关键环节，事关工期和质量。但是风机吊装存在作业高度大、风险高的特点，如果技术和管理不当，极易出现事故。因此，研究和改进风机吊装施工技术，对于保障施工安全、提高作业效率具有重要意义。

1 风电场风机吊装施工技术的重要性

1.1 快速安装风机

风机的快速安装对整个风电场项目的建设进度有重要影响。合理的风机吊装施工技术可以大幅缩短单台风机的吊装时间，从而提高风电场的总体安装效率。如果风机吊装效率低下，将直接拖累整个风电场的建成进度，影响投产及发电收益。此外，风机吊装作业受天气条件影响较大，快速安装可以最大程度利用好有利的气象条件，防止因天气而产生的损失。所以，研究快速而安全的风机吊装施工技术，对整个风电场项目的建设速度具有重要意义。

1.2 保证工程质量

风机作为风电场的核心设备，其质量好坏直接影响整个项目的技术性能和经济效益。风机吊装是保证其安装质量的关键环节。如果吊装中出现失误，很容易造成风机设备或其他部件的损坏。合理的吊装方案和标准化的操作流程，可以大大减少吊装过程中的安装缺陷，保证风机设备的完好率【1】。此外，精确的定位系统和控制技术也是确保风机精准安装的前提。因此风机吊装的施工技术与工程质量息息相关。

1.3 确保作业安全

风机吊装属于高处作业，有很高的安全风险。如果没有科学合理的吊装技术指导，很可能出现人员坠落、设备损坏以及二次伤害等安全事故。这不仅会造成人员伤亡和经济损失，也会严重影响工程的正常施工。因此，研究适用的安全风机吊装施工技术，制定完善的吊装方案，是保障作业安全的重要措施。这关系到风电场建设企业的生产安全以及员工的生命财产安全。

1.4 提高作业效率

合理的风机吊装技术可以使整个吊装过程连贯高效完成，大幅提升作业效率。这包括精准的定位技术缩短定位时间，优化的装备运输和使用方案减少无效作业，以及对作业人员的科学组织和管控等。风机吊装作业成本高昂，效率的提升可以减少资源浪费，有效控制建设成本。同时，提高单台风机的吊装效率，也可以缩短整个风电场风机安装的总体周期，加快产能释放。因此，研究适用的高效风机吊装施工技术对整个项目的经济性有直接的促进作用。

2 风电场风机吊装施工技术面临的问题

2.1 定位偏差大

风电场地形复杂，场区辽阔，地形起伏较大，会对GPS信号产生一定干扰，同时对测量和放线工作也带来很大难度。部分吊装作业在这种复杂环境下，定位工作仓促简陋，没有严格的测量放线以确定风机精准位置，往往依赖眼测或简单比对地形标志物，这很容易造成较大的定位偏差。定位偏差过大，会直接导致风机根基螺栓预留位置错误，风机吊装后无法精确对齐，产生各类安装缺陷【2】。这不仅影响工程质量，还需要进行返工调整，不仅费时费力，也容易对设备造成二次损伤。此外，风机定位偏差也会影响机组动平衡和发电效果，增加维护难度。

2.2 吊装方案不当

合理的吊装方案和详细的作业步骤对确保风机吊装质量和防范安全事故都至关重要。但是，现场作业中吊装方案评估不足的情况很普遍。例如根据经验随意确定起重装备而没有计算其具体承载能力，就可能出现超载问题；确定起吊角度时没有考虑风载变化，往往导致起吊过程中风机出现大幅晃动的情况；作业顺序和方式没有优化设计，多道吊装无法连贯进行，减慢作业效率。最严重的问题是缺乏必要的应急方案，一旦吊装过程中出现突发情况，无法快速应对，极易造成人员伤亡或设备损坏事故。这些问题的根源在于吊装方案论证不足，无法有效指导现场作业。

2.3 设备检测不足

风机吊装涉及多种特种设备，其技术状况直接关系到作业安全。但是现场工作中对起重设备、测风设备等的检测和维护明显不足。例如起重设备长时间无法采取无损检测，无法评估其核心部件是否存在损耗问题，也没有相关记录判断是否超过使用年限；测风仪存在的数据精度无法保证，测得的实时风速风向数据误差往往较大，无法为吊装作业决策提供精确参考。设备检测不足，无法判断其潜在故障和事故隐患，在复杂作业条件下积累事故发生的概率。这既危及作业安全，也难以有效指导操作。

2.4 作业人员素质参差不齐

风机吊装作业现场安全和质量的有效控制，有赖于作业团队的综合素质。但是现场作业队伍普遍存在素质参差不齐的问题。例如操作人员没有经过专业化培训，标准化操作水平不足，设备使用掌握不熟练，细节操作存在安全隐患；管理人员经验不足，对作业全过程缺乏科学管控，无法有效防范事故；部分作业人员重视程度不高、责任心不强，现场违规操作时有发生

【3】。这些问题使整个作业队伍的技术水平和安全意识参差不齐，很难开展规范化管理，事故隐患增加。

3 风机吊装技术的改进

3.1 精确定位

为确保风机吊装定位精度，需要采用全新的高科技手段。首先，利用无人机和卫星对风电场整个区域进行三维扫描，获取高精度数字化地形模型数据，明确场区地形地貌特征以及各类地物分布信息，建立精确的虚拟场景。在此基础上，对风机选址区域进行重点测量放线，严格按照标准规范执行，通过多次复核确保定位数据准确无误。同时，使用搭载高敏感度传感器的数字化移动测量系统，针对每台风机实施现场定位[4]。该系统能够快速扫描现场目标，采集三维点云信息，在强大的后台分析支持下，实时输出定位结果并进行比对校核，确保风机与预设位置误差控制在允许的极小范围内。这种定位模式融合多种高新技术与严密的测量放线标准，全面提升了风机定位精度与效率，为后续施工打下了可靠基础。在整个定位工作中，严格执行标准规程，确保质量。

3.2 优化吊装方案

为实现风机安全、高效吊装，起重方案设计和评估尤为重要。我们建立科学的吊装方案评估体系，针对风电场区不同型号、容量的风机，充分考虑其结构特点。采用先进的建模仿真技术，模拟复杂场区地形地貌下的多种吊装情景，评估不同起重设备的参数配置方案，从工作范围、起吊能力、稳定性等方面进行比较，确定技术经济效益最优的起重机匹配方案。在此基础上，组织专家针对实际工程地形、气象水文条件等因素进行现场考察。据以科学设计风机吊装的路径、角度、作业步骤，精心谋划作业细节，严密评估安全稳定性。并将应急预案融入正常作业方案，建立响应机制、资源调配和事故处置措施体系，全面提高系统可靠性与危机处理能力。这套科学、高效的吊装方案评估机制，可有效指导工程实践，确保风机吊装作业平稳、可控、低风险。

3.3 加强设备维护

风机吊装设备的状态直接关系到作业安全，必须落实严格的全生命周期维护保养与检测机制，确保其在安全可靠状态下使用。针对起重机、测风设备等，制定科学合理的保养计划，严格规定参保部位及标准。重点是起重机核心部件的运行状况监测，如采用先进的无损探伤技术检测臂架系统的应力和变形，评估其内部结构完好性，科学预判零部件的疲劳损伤和剩余使用寿命，做到掌握实际状况。此外，定期组织专业力量对测风设备的测量精度进行全面的检定校验，消除系统误差，保证其采集数据的准确可靠性。在日常运行保养中，实时记录关键工作参数，连续分析设备运行状态，判断机械条件变化是否正常。针对易损零部件预立更换清单，一旦检测到故障预警信号，立即更换，防微杜渐。这套全面的精细化设备健康管理措施，有效保障了作业设备的技术状态与安全运行。

3.4 提升人员技能

风机吊装作业的质量与安全有赖于标准化的操作和科学地管理，必须高度重视队伍建设。我们制定系统的作业人员培训计划，坚持理论教育和模拟演练相结合，组织操作人员进行起重机使用、作业规程等方面的培训，充分考核其规范操作的能力。管理人员则围绕安全生产管理体系展开培训，加强风险评估与应急处置的系统知识，以提高工作方法和管理水平。完成专业培训的操作人员须通过严格考核取得作业资格许可，才能在风机吊装一线工作，不合格人员一律下岗。此外，建立健全奖惩激励机制，鼓励队伍主动学习和技能提升，淘汰不适宜岗位人员。这套严密的作业队伍管理体系，不断优化作业组织与人员结构，有效提升了作业的标准化和风险管控能力，确保了风机吊装的高质量和安全。

3.5 完善安全预案

为全面加强风机吊装作业的过程控制和风险管控，我们构建完善的安全管理体系。首先，组织专家针对风电场区地形地貌、气象水文条件以及风机与起重设备参数等全方位开展安全风险识别与评估，找出作业过程中的各种潜在危险源，明确风险发生的场景与后果。在此基础上，制定系统、严密的安全管理制度体系。作业前确认制度锁定作业准入条件，严格审核作业方案及参与人员、设备的全要素准备情况，未达标不得进入作业现场。过程管控制度详尽规定作业的每个环节、操作步骤，对风险操作设置警示提示，监督员严格监管每一步骤的规范执行。应急预案制度预设事故情景，建立现场应急处置机制、停工报批程序、事故调查处理流程，并定期开展模拟演练，提高应急反应能力。此外，充分利用现代信息技术建立实时监控系统，对作业全过程进行精确监测，实时反馈作业动态参数，一旦检测异常即快速响应。这套系统的安全管理机制，使各个环节、要素的控制达到精确化，现场作业风险可控性大为提升。

3.6 推行现场无人作业

随着技术进步，我们逐步推广现场风机吊装的无人自动化作业，最大限度降低人员参与，减少安全生产事故风险。采用集成电子与机械－控制技术的全自动化起重设备，可实现起吊过程的自主规划与精确控制，无需操作人员现场参与指挥，大幅降低操作失误的安全隐患。同时，我们研发应用智能无人机与立体视觉技术，构建起精密立体感知的现场环境扫描与目标识别体系，可实时检测作业区域内的地形地貌、气象及设备动态等关键数据，并以多维信息融合的方式深度分析现场风险，主动避让或提前报警。在此基础上，通过5G技术实现分布式智能设备的协同联动，建立起无人化现场作业的闭环控制，实现作业全过程及参与设备的自主化监管，确保符合既定的安全标准与要求，最大限度地消除和规避人为不安全因素，全面提升吊装作业的可靠性与安全性。

4 结束语

通过对风机吊装施工技术的分析与探讨，我们明确了风机吊装的重要性，找出了存在的主要问题，并提出了针对性地改进技术和方法。这为进一步提高风电场风机吊装的安全性、效率和质量提供了有价值的参考。后续还需要继续研究风机吊装过程中的风险控制和作业组织管理，以期使我国风电工程施工达到更高水准。

【参考文献】

[1]胡汉林,刘刚伟,杨健等. 山地风电工程风机叶轮整体吊装施工技术研究 [J]. 中国新技术新产品, 2023, (09): 106-108.

[2]许海楠,刘志远. 超高海拔风电场风机机组吊装施工技术研究 [J]. 水电站设计, 2022, 38 (04): 47-49.

[3]张国平. 风电场风机吊装施工技术 [J]. 安装, 2022, (10): 36-37.

[4]吕小光. 风电场风机吊装施工技术的分析与探讨 [J]. 科技创新导报, 2017, 14 (33): 25+29.