摘要：随着社会的不断进步和经济的不断发展，人们越来越重视对新能源的研究与利用。特别是风能资源，它作为可再生的清洁能源，有着诸多其他能源不可比拟的优点，是新能源的发展重点。风力发电在我国电能供给上发挥着不可替代的作用。为保证风力发电机组安装的质量，加强风力发电基础环施工方法及工艺措施的研究，具有十分深远的意义。结合工程实例，主要介绍了风力发电基础环施工方法及工艺措施。
关键词：风力发电；基础环；措施
引 言
近年来，我国经济面临的资源、环境压力日渐突出，因此，加快构建我国绿色能源供应体系已成为共识。而风能资源作为可再生的清洁能源，有着诸多其他能源不可比拟的优点，正逐渐成为了新能源的发展重点。风电是我国解决资源瓶颈的有效途径。在“十一五”时期，我国计划新增风电装机容量约 900 万 kW，到 2010 年总装机容量达到 1000 万 kW。但是由于在风电安装施工技术上面，人们在施工时没有重视恶劣的气候环境，也没有足够的经验积累，使得风电基础的施工质量参差不齐，给机组基础施工带来相当大的困难。因此，要想保证风力发电机组正常运行，就需要加强风机基础环的施工质量控制。下面就是某工程实例，通过该实例来分析说明风机基础环的施工方法和工艺措施。
1 工程概况
以某电场为例，建设装机规模为 100.5MW，安装 67 台单机容量 1500kW 的风电机组。其中风机基础和箱式变压器的基础均为天然地基上的钢筋混凝土基础，各有 35 座。基础圆台直 径 6000mm，基 础 直 径 15000mm，基 础 混 凝 土 采 用C40W6F200，基础埋深-4.000，一个基础的混凝土量约 350m 3。基础环为钢制成品，各基础环下均设 3 个钢制支腿，3 个支腿呈正三角形布置，每一基础各埋设基础环一个，外径 4.004m，重约9.0t。基础环下的支腿采用 175×175×7.5×11mm 两端焊接 20mm厚钢板的 H 型钢制作，通过螺栓与基础环连接，将其焊接固定在垫层内预埋的 20mm 厚钢板上。
2 施工的特点
2.1 技术难度大
基础环为支撑高耸结构的基础设备预埋件，埋件上固定支撑塔筒高度一般在 40 ～ 80m；其顶部装有较大垂向机组荷载可达 60 ～ 90t；侧向又具有较大的风荷载作用。
2.2 建设地点分散、施工机具移动频繁
由于风电场规模较大，风机布点范围大而分散，每台风机点的施工作业完成后，需立即转场至另一施工点，建设地点分散、施工机具移动频繁，为此，需要合理安排分部分项工程及工序交叉作业。首先开通风电场区通向外界的主干路，然后按工程分期分段的次序，修建风机之间的支路。同时在修筑施工道路、临时施工场地时，必须根据大件设备运输、卸车、就位安装以及施工机械的转场要求，考虑道路的路面荷载和转弯半径，做好充分准备，做到路基坚实，路面、场地平整，满足施工所需。
2.3 质量要求高
风机基础的施工质量直接关系到风机的顺利安装并投入正常使用，质量要求较高。因此，要求基础环安装必须达到设计要求的水平精度（基础环安装水平度要求允许误差在 2mm）。方能保证基础环以上塔筒的垂直度符合规范要求。不至由于风的侧压力而造成整个风机机组倾斜。在风力发电基础施工中，基础环的施工将是该分部分项工程的关键性工作。如果在风机基础施工完毕后，检测基础环表面水平度超标，将意味着该风力发电机基础不合格。在风力发电机基础施工中，应当把基础环的安装当做工作之重点。确保该分部分项工程一次验收合格。
3 施工工艺
3.1 工艺流程
基础环预埋件安装 -基础环支柱的焊接 -基础环安装操作架体的搭设 -基础环吊装前现场吊装路线的踏堪 -基础环吊装方案的选择 -基础环吊装后的调平、固定 -基础环砼浇筑前的精确调平 -基础环浇筑过程中的反复校正 -基础环安装后的最终复核。
3.2 基础环的存放
1）基础环到场后应派专人负责协调，根据风机基础的编号，将同一进场批的基础环对号入座，切忌张冠李戴，否则会给风机塔筒的安装带来不必要的麻烦。2）要确保在坑边就近存放，存放点不得积水。3）要确保基础环在二次吊装时便于吊装，同时要考虑到不影响汽吊的就位点。4）基础环的放置要求水平，以免由于倾斜造成自身变形。
4 风力发电基础环质量的重要性
风机基础的质量要求较高，其施工质量与风机的顺利安装并投入正常使用有着密切的关系。因此，在进行风机基础的质量控制时，要严格根据设计要求的水平精度，避免由于风的侧压力而造成整个风机机组倾斜，这样不仅能保证基础环以上塔筒的垂直度符合规范要求，还能确保风力发电机的基础合格。同时，还要重视基础环的存放，例如：①基础环到场后应派专人负责协调，根据风机基础的编号，将同一进场批的基础环对号入座，切忌张冠李戴，否则会给风机塔筒的安装带来不必要的麻烦。②要确保基础环在二次吊装时便于吊装，同时要考虑到不影响汽吊的就位点。③要确保在坑边就近存放，存放点不得积水。④基础环的放置要求水平，以免由于倾斜造成自身变形。风力发电基础环的质量十分重要，要加强对其施工方法及工艺措施的研究。风力发电基础环质量非常重要，对于塔体筒节卷制过程中，为了保证筒节弧度的均匀性，经常用相应的弧度样板检查，先精确测量好大、小口的周长，特别注意检查校准两端接合部分的圆弧度，保证点焊组对正确无误，具体要求见图 1、表 1（单位：mm）：
5 影响基础环水平度的原因
影响基础环水平度的原因有很多，主要有：①基础混凝土浇筑过程中，混凝土布料不均，或振动棒、布料管撞击基础环，造成水平度变化。②钢筋绑扎过程中，人为碰撞丝杆，扭动支柱。③基础环自身的出厂平整度达不到设计要求。④基础基坑碾压不实，垫层在基础环安装后产生不均匀沉降。⑤基础四周排水不利，造成基坑积水，使其预埋件部位沉降。⑥基础环在调平时不认真操作或调平后丝杆上下螺母紧固不到位。6 基础环的施工工艺基础环的施工工艺包括九部分，分别是：基础环预埋件安装→基础环支柱的焊接→基础环安装操作架体的搭设→基础环吊装前现场吊装路线的踏堪→基础环吊装方案的选择→基础环吊装后的调平、固定→基础环混凝土浇筑前的精确调平→基础环浇筑过程中的反复校正→基础环安装后的最终复核。在基础环的施工过程中，要从基础环上法兰面向下 710mm 范围内，至钢筋孔中间位置处，具体见表 2、3。根据上面的两个表，可以知道，要对基础环进行防腐处理，以保证运输过程中不生锈，见表 4。
6 风机基础座环质量工艺控制措施
6.1 加强风机基础座环的安装控制
座环安装是保证风机安装质量和安全运行的重要控制工序，它也是风机基础施工的关键控制环节，因此在施工中必须精心施工、逐级检验、逐级把关，高度重视，加强对风机基础底环的安装控制，从而确保座环安装质量。在风机基础座环的安装控制时，要保证塔架和基础环材料的选用及其性能应符合图纸、技术规范书及相关标准的要求，如表 5：座环安装是保证风机安装质量和安全运行的重要控制工序，它也是风机基础施工的关键控制环节，因此在施工中必须精心施工、逐级检验、逐级把关，高度重视，加强对风机基础底环的安装控制，从而确保座环安装质量。在风机基础座环的安装控制时，要保证塔架和基础环材料的选用及其性能应符合图纸、技术规范书及相关标准的要求。
6.2 加强对法兰面水平度的控制
加强对法兰面水平度的控制，需要在钢筋绑扎及地脚螺栓预埋件的工作结束后，复测地脚螺栓，按照设计要求调整地脚螺栓的中心线、标高、平面度，并进行加固。此外，在浇筑前，还需要严格根据设计及规范要求，检查验收法兰盘的平整度和螺栓标高，这样才能浇筑混凝土，保证安装时法兰的水平精度，确保混凝土浇注过程、浇注后法兰面的水平度，将其控制在±1.5mm 以内。
6.3 加强基础环混凝土的养护
为了保证混凝土有一定温度和湿度，要加强对基础环混凝土的养护，定人定时进行测定混凝土温度。浇筑完成，应及时覆盖一层塑料薄膜和一层棉被，这样不仅能够在模板拆除后及时进行回填，还能进行防风、防裂、保温工作，以保证混凝土内外温度不超过 20℃，加强基础混凝土的保温保湿养护。混凝土浇筑后浇水次数必须能保持混凝土处于润湿状态，洒水保湿养护14d，养护用水与拌制用水相同，养护 7d 后将棉被薄膜取出再浇水养护 7d。特别是在进入冬季施工时，要确保土方回填应在混凝土浇筑 14d 后进行，严禁洒水养护，待混凝土强度达到90%以上才可以安装机组塔架。
6.4 加强风机基础环的现场施工控制
对于风机基础环的浇筑，要分圆、分层、分段流水浇筑，采取由机坑座环中心向基础中央以外，从基础座环中心开始浇筑，每层厚 300mm。加强风机基础环的现场施工控制，先将座环中心稳固实后，根据混凝土拌合和运输实际能力和气温情况，从下部对称有里向外浇筑一层，每层浇筑间隔时间 30min 轮流浇筑，及时调整混凝土浇筑范围，逐渐由浇筑点向外圆缓慢推进。此外，随着外圆展开周长的增加，要尽量缩小工作面，使其与浇筑保证力能相适应，避免工作面展开过大、力能供应不足，在每层的 300～500mm 上面依次分层分段将内侧混凝土浇筑到坡顶并逐步向外圆推进，从而造成混凝土出现质量问题。
7.5 加强基础环的温度控制
对于基础环的温度控制，要在每个基础设置 3 个测温点，采用热电阻测温仪进行测温，将测温点分别布置在基础上部圆柱面中部、圆台斜面中部和下部，然后再每处埋置两根距基础底 600mm 的测温线，埋置深度要在基础该部位纵断面中部处。浇筑完成后，当出现混凝土内部最高温度与大气温度之差小于20℃和混凝土内外温差在 20℃以内时，即可停止测温工作，还要每 2h 测温一次，并做好记录。在基础环的温度控制时可以根据数字 PID 运算公式有效控制温度，同时，在进行温度控制时，要派专人加强混凝土测温和温度监测与管理，及时通知调整保温及养护措施，特别重视混凝土内外温差有超过 20℃的情况，必要时对通风面加盖棉被、土工布、账篷覆盖。
7 结束语
风电作为可再生能源，对改善能源结构、缓解资源供需矛盾、保护生态环境，实现经济、社会和自然的协调健康可持续发展，具有十分重要的意义。要加强对风力发电基础环施工方法及工艺措施的研究，抓住风电开发良机，积累风电建设施工技术管理经验，这将具有非常广阔的发展前景和应用前景，意义重大。
参考文献：
[1]李建春.风力发电机组并网方式分析.中国科技信息，2015 年 01 期.
[2]梁国艳.大型风力发电场并网运行引起的问题及对策.大众用电，2016年 01 期
论文作者:任煜鹏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/15
标签：基础论文; 风机论文; 混凝土论文; 测温论文; 质量论文; 预埋件论文; 风力发电论文; 《电力设备》2019年第8期论文;