北京鉴衡认证中心高级技术经理杨乾坤:风电机组混塔技术风险与管控方案

能见App 2023年10月18日 4157

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见App全程直播本次大会。

10月18日下午,北京鉴衡认证中心高级技术经理杨乾坤在风电产业技术创新论坛II上发表题为《风电机组混塔技术风险与管控方案》的主题演讲。

以下为发言全文:

大家好,我简单介绍一下鉴衡认证中心。今天的会场前面都是主机厂家和零部件厂家和原材料供应商,我们作为第三方认证机构,服务这些企业做认证和技术评估工作,鉴衡在国内市场占有率是第一的。

我今天分享的主题是《风电机组混塔技术风险与管控方案》,前面也有一些同事介绍到混塔的应用,我把发现的风险点和管控措施和大家分享一下。

混塔应用现状,提高风资源的开发效率,它的途径有增大单机功率、叶轮直径、提高塔高度。左边的图(PPT),陆上新增装机已经占一半。塔架高度也有增长,2022年平均塔架高度110米,最高是170米。9月份最高已经有185米完成吊装。塔架又分成高塔两种主流的形式,成钢的柔塔和钢混塔。

根据权威数据可以看到,2022年混塔市场招标达到10GW,2023年预计13GW。未来一段时间混塔装机量质量持续增长也是趋势,我们作为第三方机构,了解到很多市场出现问题的信息,2022年-2023年已经有很多混塔出现倒塔的情况。除了混塔之外,现场出现调块、漏金等问题比较多。

现在装的混塔形式多样和工艺多样,我们今天针对预制式混塔展开介绍。

我们对混塔技术风险做了总结,对于混塔的认证和倒塔的资料分析,以及现场检验检测工作,积累了很多相关的数据,也针对这些风险做系统的总结,对于混塔风险分成同频共振风险、混凝土本身风险。

我们把风险从设计到制造、预装到各个阶段介绍风险。设计阶段关注混凝土本身和同频共振的风险,国内混塔混凝土设计采用的是欧标,最高可以达到150,但是常规混凝土强度的标准是C80,在超过C80之后的混凝土强度要约定相关的实验,来去验证性能和安全性。

关于塔架共振方面,大概率是和固有频率融合,对于风电机组来说,风轮转速1倍和3倍是来源,右边的图可以看到塔架一级和风轮发生重合,这个设计时要尽量的规避。如果避免不了,要采取避共振的措施。

另外是混塔的设计与传统的钢塔有区别,一般是由厂家来设计,传统钢塔由主机厂设计,相当于引入匹配性的风险。当出现问题追溯的时候,也是比较难以追溯的,这是技术之外的东西。

对于这种情况,我们建议对于混塔用户,也就是业主单位来说,在混塔进行吊装之前,要开展针对于提到的风险,开展厂址适用性的评估,可以由厂家和主机厂开展也可以由第三方进行负荷。

制造阶段,根据我们的数据来看,混塔的风险更多是集中在制造到运输安装阶段,它与传统的钢塔不同。混塔产生的风险,一旦出现问题之后也是比较难以通过后续的措施进行弥补。

混塔控制需要几个阶段,混凝土的配置浇铸和预埋件定位。我说一下实际发现的问题,比如说钢筋搭建程度不够的问题,会导致混塔段强度不足,并且承载力是不均匀的。另外拆模不及时养护,垫块倾斜会导致混凝土厚度不足。

针对以上的问题,正常生产过程当中都会有监理单位。但是对于混塔来说,监理目前做的比较不到位,因为现在监测监理单位对于混塔技术的掌握比较浅,以前更多的是做基础。在监测过程当中,出现技术要求的缺失和技术标准不相符的地方,这是比较难以识别和控制的风险。

我们建议在建造之前,可以开展首片制造监督。我们会参与首片整个生产过程,对于过程中发现的问题进行总结,另外对于管片制造工序的关键点进行总结,后续根据工序中的关键点进行建造,对于建造工作来说也是很重要的补充。

关于新的混塔设计完成要批量生产之前,它在开工之前建议开展工厂的审查。对于混塔它本身的设计情况怎么样,工厂的生态管理体系怎么样,人员的工艺文件怎么样?对于批量的混塔决定质量是不是能够很好的管控住,这是很关键的基础环节。

运输安装阶段,这也是风险相对比较集中的地方。需要重点管控的是灌浆料和混凝土吊装要求和张拉工艺等环节去把控风险。我们直接说发现的问题,水平错台的问题,技术要求10毫米,标准要求是5毫米,本身的要求偏高。在现场发现没有做记录,现场出现这种情况,但实际没有发现。

测量设备选择的精度不够问题,像平整度控制要求是0.5mm,但是测量精度是1mm,还有混塔的内径测量他是用卷尺,正常是手尺的激光测量仪。

浆料重点说一下,这两年出现混塔事故强相关的问题,分几种情况:一是落位后浆料没有溢出水平缝,二是浆料有空心,三是把浆料涂在钢件板上方,影响塔的落位调平。

我们做一些理论分析,把浆料的情况做示意图。第一种是带防水胶条的没有填满,第二种是填满但有空隙,第三种是防水胶条向内偏移。分析的结果,浆料没有缺失的最大应力25兆帕。

用了密封胶条,相对于没有用的密封胶条情况下,灰色部分(PPT)展示的是强度超标,占混凝土应力的68%。缺浆50%的计算结果,灰色部分是占总厚度的30%,做浆料的情况,对于混塔的承载力影响是非常大的。

水平缝之间做浆料是隐蔽工程,一旦混塔做完之后很难发现,所以在混塔施工期间控制很关键,要保证浆料中间高两边低,塔筒内外侧要有溢出。

这个和制造监督是类似的,也是存在对技术理论研究不足的情况,我们建议可以合作开展首台拼装和吊装的工作,也会对相关的问题进行总结和工艺关键点形成清单,后续吊装工作会按照这个清单进行。

对于目前已经安装的混塔,实际上已经埋下很多的风险。我们检查过程当中也是发现了这个问题,根据前期可能发生的问题,定了比较系统,能够比较全面的检查出投运混塔问题的方法。检测范围是塔筒内外部进行检测,水平浆料对它进行全检,同时对于薄度和厚度会有检测。

再使一下做浆料的问题,如果是外部的缺失塞死就可以了,如果内部有缺浆通过回报数据做解析,这个方法做了一些仿真和实际测试,验证它是一致的,并且也是有检测现场应用过的东西。

总结,混塔它具有一个特点,它与钢塔工程不同的地方,不成功便成仁。如果前期质量控制的比较好,后期使用的过程当中很难出现问题,如果前期控制不好,后期相应整改起来也是相对困难的,所以前期控制是很关键的。

对于这些问题和风险,像设计方面没有完整的标准体系,混塔和设计钢塔的设计单位不同,新材料的混塔也是不断的出现,制造水平和安装工艺参差不齐,已经投运的项目也存在缺陷。

针对这些问题根据积累的经验,比如说做倒塔事故分析掌握事故的基本原因和机理,另外掌握缺料的分析和现场的检测数据,包括缺料方法也会做认证,针对新的问题也一直在开展课题和标准研究工作。

基于这些经验形成一整套的方案,像混塔的制造工厂审查,首片制造监督,首台拼装吊装和调试运行的评价,最后是运行后的检验检测。

我的分享到此结束。

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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