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 风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大,全球风能资源总量约为2. 74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW。中国风能储量很大、分布面广,开发利用潜力巨大。根据国家发布的《可再生能源中长期发展规划》中提出的目标,到2020年全国风电总装机容量将达到3000×104kW。风电场中风力发电机组的安装,目前施工单位多采用履带起重机或汽车起重机进行吊装。轮胎起重机随着各项技术的发展,也开始得以应用。三种起重机在风电机组安装过程中有其不同的特点,因此有必要对三种起重机进行比较,为用户合理选型提供决策依据。下面简述履带起重机、轮胎起重机、汽车起重机的结构及特点,从起重能力、作业效率、通过性能和使用经济性等方面对三者进行对比。

  3种型式起重机的特点

  履带起重机履带起重机是将起重机作业部分安装在履带底盘上,依靠履带装置行走的流动式起重机。履带起重机具有起重能力强、接地比压小、转弯半径小、爬坡能力强、吊装不需支腿、能带载行驶等特点,目前国内发展较快,是风电设备安装采用最多的一种起重机。轮胎起重机轮胎起重机是把起重机构安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的一种全回转式起重机,其上部构造与履带式起重机基本相同,为了保证安装作业时机身的稳定性,起重机设有4个可伸缩的支腿。在平坦地面上可不用支腿进行小起重量吊装及吊物低速行驶。它由上车和下车两部分组成。新大方重工科技有限公司生产的轮胎式起重机是针对单机功率3MW以下(含3MW)风电设备吊装作业研制开发的一种新型自行式全液压起重机。该机在结构设计和制造工艺上都有所创新,经实践特点是将提升、变幅、回转及作业装置安装在轮式底盘上,行走桥采用液压悬挂装置、独立转向、车架液压调平;整车采用液压驱动,通过微电脑进行控制,转向模式有常规转向、原位回转、横行、蟹行等多种模式,整机运行灵活,可在较小场地内短时间准确对位。汽车起重机汽车起重机是以经过改装的通用汽车底盘或用于安装起重机的专用底盘为运行部分,车桥多数采用弹性悬挂。汽车起重机在行驶状态和起重作业状态分别使用不同的驾驶室。它具有行驶速度快、机动性强的特点,适用于长距离地迅速转换作业场地。

  3种起重机在风电场使用对比在风电安装过程中因轮胎起重机、履带起重机、汽车起重机各有其特点及优势,因此有必要对3种吊装设备在风电机组吊装中的性能进行分析。起重能力对比风电场风机设备主要由底座、塔筒、机舱、轮毂、叶片、箱式变压器及电气部分组成。以吉林长岭腰井子风电场1.5MW风电机组为例,主要设备机舱重68t,塔筒分3节,最重为下节55t,塔筒3节立起后总高度达80m。风机安装对起吊设备的起重能力要求较高。

  附图为德马格CC2500型500t履带起重机(96m主臂工况)、新大方QLY2150型轮胎起重机和利勃海尔LTM1500-500型500t汽车起重机(主臂47.3m,副臂21m,塔式工况)的起重性能特性曲线。从图中可以看出汽车起重机起重能力明显低于履带起重机和轮胎起重机,500t汽车起重机尚不能完全满足吊装风电场最重设备,需增大吨位。后两者整体相差不大,在小幅度范围大吨位吊装优势明显。而汽车起重机整体曲线下降较缓,适应于吊装吨位变化不大的物件。目前国内1.0MW以上风电机组安装中,多采用履带起重机、轮胎起重机作为吊装塔筒、机舱、轮毂叶片的主力机型,而汽车起重机多作为辅助吊装使用。

  作业效率对比

  由于风电场多设置于丘陵、山地、草原、滩涂等人烟稀少地域,进行风电项目施工具有施工场地小、流动性大、工期短、长时间在大风环境下作业等特点,因此风电设备安装对起重机作业效率有较高的要求。履带起重机、轮胎起重机可以带较重负荷行走,而汽车起重机不具备带载行走的能力。轮胎起重机还具有横行、直行、蟹行和8字转向等多种行走模式,在施工场地上机动灵活,对位准确;在安装风电机组时,由于轮胎起重机采用4支腿支撑于地面进行吊装,抗倾覆能力强,更适应于在大风环境下工作。从现场使用看,轮胎起重机从对位、伸支腿、整车调平进入工作状态需1.5h,而履带起重机进入场地施工,须对现有的工作场地进行平整、压实,并铺垫钢板后才能进入工作状态,须时间为6~7h。轮胎起重机通常1~2天就可以完成1台1.5MW风机的安装工作,一般较履带起重机节省近1天时间。性能对比风电场安装区域及周围路面多为狭窄压实土路或碎石路面。轮胎起重机、汽车起重机轮缘外最大距离低于4.5m,5m宽土路就可满足使用要求;而大型履带起重机两履带之间宽度多在10 m以上,转场需要分解、装车、卸车、安装和调试,转场费用高,通过性能低。轮胎起重机下车底盘采用液压独立悬挂、独立转向系统,车轮可在±200mm的范围内依路面情况自行调整,具有满足凸凹不平路面的通行能力。此外,轮胎起重机行走时,副臂收起并固定于主臂下方,整机重心较低,而且行走驱动采用全轮驱动,爬坡能力强,可达30%的坡度,能较好适应丘陵、山地风电设备安装的需要。使用经济性对比同等吊装风电机组工况下,轮胎起重机售价约是大型履带起重机的一半,履带起重机约为汽车起重机的70%~80%。而且后期使用中,轮胎起重机维护费用也远低于履带、汽车起重机;因此轮胎起重机使用经济性较高。国内目前使用履带起重机较多,主要因其制造厂家较多,技术相对成熟,租用较为方便。通过对3种起重机在风电场设备安装中的性能比较,可以看出,履带起重机和轮胎起重机在起重能力、作业效率和使用经济性上明显高于汽车起重机,在通过性能方面轮胎起重机占据较大优势。目前履带起重机在风电场建设中是主力机型,随着技术的发展,轮胎起重机在风电场设备安装上也已占据一席之地,将来始终存在二者竞争的局面。

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