两种风力发电塔架运输临时支撑的对比分析

夏 鹏

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

两种风力发电塔架运输临时支撑的对比分析

夏 鹏

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

风力发电塔架运输临时支撑的费用在整个塔架制造总成本中占有一定比例，为了降低塔架制造的总体成本，将传统的运输临时支撑进行了改进，可以在后续塔架运输方案中使用。

风力发电塔架；支撑；成本降低

1 概述

为了保证风力发电塔架在运输过程中，连接法兰的椭圆度和平面度满足安装规范的要求[1]，要求在塔架运输到风电场安装前每段塔架的两端连接法兰使用支撑加固，目前最常用的是使用米字支撑[2]。但米字支撑的制作和安装工艺都比较繁琐，而且材料成本比较高，所以下面介绍一种简易的支撑，并与传统的米字支撑进行各方面优劣的对比分析。

2 简易支撑与常用米字撑的结构对比分析

2.1 简易支撑的结构

简易支撑实际是两根特制支撑杆。因为连接法兰厚度一般在90 mm以上，所以支撑杆杆体选用直径不超过90 mm、厚度为4 mm的钢管为宜。支撑杆的两端耳板使用厚10 mm的钢板，尺寸为10 mm×100 mm×200 mm，而板的连接孔根据对应的法兰孔而定，连接螺栓为M20×30，螺母为M20，该种支撑的构造与安装见图1。

图1 十字支撑安装示意图

该支撑结构虽然简单，却能有效的防止法兰变形。法兰在没有支撑的情况下，因受自身的重力，有形成一个椭圆的趋势，而纵向的这根支撑在椭圆的短轴方向上，整根支撑轴向受压，起到一个支撑的作用。而横向的这根支撑在椭圆的长轴方向上，整根支撑轴向收拉，起回拉的作用，而且两根撑杆的长度一样长，则长轴和短轴的长度基本相等，能保证法兰的基本是一个正圆。因为纵横两个根撑杆组合工作时形成一个“十字”，所以称之为“十字撑”。

2.2 米字撑结构

常用米字支撑是把槽钢通过焊接和螺栓连接在中心板上，组成一个“米”字型的支撑架，俗称“米字撑”，槽钢常用10#槽钢，中心板的规格为14 mm×400 mm×400 mm，米字撑的横梁与中心板的连接为焊接，焊缝点焊牢固即可，其他槽钢与中心板的连接为螺栓连接，连接螺栓为M20×30，螺母为M20，米字撑的构造与安装见图2。

图2 米字形支撑安装示意图

两种支撑都可以保证塔架在运输过程中连接法兰不变形，在安装前法兰的椭圆度和平面度满足安装规范。但是十字撑比米字撑的制作工艺简单，还便于安装。十字撑在安装时只需要工人使用千斤顶辅助安装，不需要起重设备配合和二次焊接，而米字撑在安装的时候需要起重设备配合，横梁在各个槽钢安装完并确定不再调整后，需要与中心板焊接，这样米字撑比十字撑安装投入的人力资源和设备较多，且安装消耗时间也长。正常情况下，安装一套十字撑需要0.5 h，而安装一套米字撑需要1 h左右。

3 两种支撑的成本对照分析

以大唐古城风电塔架制造项目为例，该项目共有24套2.0 MW风机，塔筒为明阳MY2.0-104-80 m型，每套塔架分为顶段、中段、底段，共3段，每套塔架有6片法兰（不含基础环），在运输过程中每片法兰均需要安装运输临时支撑，考虑到顶部法兰与机舱连接对法兰平面度的要求较其他连接法兰高（顶部法兰平面度不大于0.5 mm，其他连接法兰平面度不大于1.5 mm）[3]，而十字撑较米字撑对法兰的约束点少一半，再由于制作和安装误差，为保证顶部法兰平面度在要求范围内，所以在对比分析时顶部法兰仍然使用常用的米字撑，其他法兰使用十字撑。

3.1 材料费对比分析

大唐古城风电塔架运输临时支撑除了顶部法兰使用传统的米字撑外，其他5片法兰均使用十字撑，因为每片法兰的直径都不一样，所以十字撑的使用的钢管长度都不一样，分别为3.12 m、3.45 m、3.87 m，考虑到顶段下法兰的法兰厚度为95 mm，纵横两跟支撑安装时没有碰撞，钢管选用φ89×4，Q235B材质，材料组成费用见表1。

表1 “十支撑”制作材料费组成表

若该项目6片法兰均使用传统的米字撑作为运输临时支撑，使用的10#槽钢，Q235B材质，材料组成费用见表2。

从表1、表2对比可以发现，每套十字撑比米字撑材料费节约4 764.87-2 291.95=2 472.92元，该项目24套塔架使用的十字撑可节约材料费2 472.92×24=59 350.08元。

表2 “米字撑”制作材料费用组成表

3.2 加工费对比分析

十字撑每套重量为496.03 kg，加工费单价按1.2元/kg计算，则每套十字撑的加工费为496.03×1.2=595.24元；

米字撑每套重量为1 017.15 kg，加工费单价按1.2元/kg计算，则每套米字撑的加工费为1 017.15×1.2=1 220.58元；

即每套十字撑较米字撑加工费节约1 220.58-595.24=625.34元，24套塔架使用十字撑可节约625.34×24=15 008.16元。

若从材料费和加工费综合分析，大唐古城风电塔架项目的24套塔筒的运输临时支撑使用的十字撑成本较米字撑节约24×（2472.92+625.34）=74358.24元。

从成本因素进行分析，十字撑的成本不到米字撑的一半。此外，十字撑因为自重轻，拆除简单，容易回收循环利用。若与风机安装单位沟通得当，在支撑材料能及时回收的情况下，24套塔架支撑只需要制作4套，成本可以再大幅下降，并且还可回收支撑的残值。

4 结语

简易的十字撑和传统的米字撑，二者都能保证塔架在运输过程中不变形，满足安装规范要求，但十字撑无论是在制作和安装工艺上，还是经济成本上，较米字撑都有很大的优势，值得推广和应用于以后的承担制造的风电项目上。

[1]乐韵斐，范昌龙，王庆洋.大型风电机组安装塔筒法兰对中系统分析［J］.风能，2015（3）：90-92.

[2]郭景红.风电塔筒制作过程研究［J］.科技与企业，2013（17）：285-285.

[3]杨万全.风电塔筒制作法兰平面度控制研究［J］.酒钢科技，2014（2）：14-17.

TK83

B

1672-5387（2017）10-0062-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.021

2017-07-21

夏 鹏（1986-），男，助理工程师，从事钢结构制作管理工作。