浅谈风电机组助爬器与免爬器对比
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发布者:lunwenchina
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时间:2020年4月21日 15:27
李 珂
(中国水电顾问集团德昌风电厂 四川 德昌 615500)摘 要:风电场风电机组的检修维护工作,我们的维护人员几乎每天都要攀登 60 至 90 米的塔筒进行高处作业,为了减轻作业强度,目前的风电机组普遍装有助爬器或免爬器。文章从助爬器与免爬器结构区别,到人的使用体验、安全性、经济性等方面进行对比,探讨二者的优缺点。
关键词:风电机组;助爬器;免爬器;对比
科学论坛
随着国家风电产业政策落实和风电技术的发展,我国风电装机容量已位于世界前列。风电技术的高速发展,风电机组单机容量在不断的做大,塔筒也在不断的加高,目前风电机组普遍的塔筒高度在60至90米不等。为确保风电机组安全稳定的运行,离不开风电维护人员的高处作业。本着“以人为本”的原则,传统的风电场风电机组基本上都装有助爬器,随着近几年风电技术的发展,免爬器也发展为具有安全性高、运行平稳、结构设计紧凑和操作简单等优点,逐渐成为风电市场的新宠。本文从助爬器与免爬器结构区别,到人的应用体验、安全稳定性、经济性等方面进行对比,探讨二者的优缺点。
1 设备结构
1.1 助爬器
传统的助爬器主要由主机、顶部支架组件、底部支架组件、牵引绳和导向轮等辅助元件组成;牵引绳根据绳索材质不同,分为尼龙绳、钢丝绳、夹芯绳等;根据牵引绳的不同,其运行方式分为全循环与半循环,全循环指的是绳索在整个循环中不需要等待时间,人员可以连续使用助爬器攀登风机,半循环指绳索在第一名人员到达顶部后,需要将等待挂点返回起始面;通常全循环绳索为尼龙绳或夹芯绳,而钢丝绳为半循环绳索。
其工作原理是由位于底部支架组件上的电机提供动力,通过驱动轮将力传至牵引绳,给连接于牵引绳的人员一个助力,可通过调整电机扭矩控制助力大小,人员向上(向下)拽拉牵引绳使内部控制器来控制电机的启动(停止)。
1.2 免爬器
免爬器一般由导轨、升降平台、电气控制系统、驱动装置、牵引系统等几部分组成。导轨一般安装在爬梯上,作为免爬器升降平台的运行轨道使用,主要作用是保持升降平台的运行平稳性,同时也是防坠保护装置的制动作用对象;升降平台由车身和踏板组成,车身上装有扶手、车上操纵装置和坠落保护装置等;电气控制系统一般由电控柜、操纵装置、限位装置等组成,对免爬器的运行进行操纵和控制。驱动系统一般由电机、减速器、制动器和驱动轮组成,驱动系统是免爬器的动力源。
作业时人员站立在踏板上握住扶手,同时用车上手握开关通过无线遥控驱动系统,驱动系统通过曳引驱动的方式,利用驱动轮与钢丝绳的摩擦力拉动钢丝绳提升升降平台。
1.3 结构对比
助爬器相比免爬器整体结构更为简单,免爬器机械结构上主要多一个升降平台,电气控制及驱动系统也更为复杂,较好配置的免爬器目前已普遍使用上了较为先进的伺服驱动器。由于结构的区别,因此决定了助爬器与免爬器在安全性、价格、使用体验等方面都有较大区别。
2 安全稳定性
2.1 安全性
由于助爬器的驱动轮是通过与牵引绳的摩擦力来提升人员助爬,因此牵引绳为尼龙绳或夹芯绳较钢丝绳在运行几年后,更可能存在断股的情况,在我风电场就出现过尼龙牵引绳断股的情况,存在较大的安全隐患,因此一旦发现牵引绳断股或受损,因立即停止使用;且由于助爬器提升助力一般在45-60kg可调,若助力调节不合适,提升过程中有可能拽着人员往上升,人员攀爬节奏跟不上,很有可能造成膝盖碰撞等危险;另外,若因助力太大或控制器故障,人员无法靠自身重量停止助爬器,极有可能发生牵引人员“冲顶”事故,曾有某风场运维人员在使用助爬器攀登至顶部时,手指卷入助爬器顶部滑轮内,造成手指截断;最后,助爬器本身不具备防坠功能,需配合安全带及滑块使用,但常有厂家人员违章作业,把助爬器牵引绳替代滑块使用,存在较大安全隐患。
免爬器牵引绳均钢丝绳,为保证安全冗余,悬挂钢丝绳至少为2根,且每根悬挂钢丝绳均可独立带动设备运行;升降平台在穿越塔筒法兰、平台盖板自动减速功能,通过障碍物后恢复运行速度,保护人员在通道内安全,且运行至顶部(或底部)终点位置时,其上下双限位设计,能够使平台到达指定位置后接触即停,避免了“冲顶”事故;防坠落方面,升降平台和人员都具有防坠落装置,起到了“双保险”作用,且防坠落装置发生卡阻或动作的情况下,平台小车能在触碰防坠落设备前停止,保护人员安全。
2.2 稳定性
稳定性方面,由于助爬器结构更为简单,因此其稳定性相比更高于免爬器,维护保养工作量也更少于免爬器。助爬器稳定性方面存在的问题是长期使用后,通常会有助力不足的情况。而免爬器则是由于电气元件较多,维护或使用不到位就会影响其稳定运行,比如升降平台控制器电源采用蓄电池供电,若人员登塔作业前未检查电量是否充足,在升降过程中就有可能因电量不足导致遥控失灵,此时则需要其他人员协助通过塔基控制箱控制将平台降下。
3 应用体验
长期从事风电机组检修维护的人员,从早期的“裸爬”风电机组,到后来的使用助爬器攀爬,常年的高处攀爬作业,使大多数作业人员都患有不同程度腰肌劳损。因为助爬器只是一个辅助攀爬设备,攀爬时为了避免身体被牵引绳拉着直上,因此攀爬人员身体必须成“>”字型,腰部和臀部的重心向下,给牵引绳一个反作用力,再借助爬器的辅助力,攀爬风机。其次是下塔过程中,助爬器是不起作用的,因此仍然需要耗费大量体力,尤其是在背有工具包的情况下,攀爬过程中,作业人员的腰部负担也非常沉重。相反,免爬器的使用则不需要任何体力,作业人员只需站立身体,握紧手上的控制开关即能轻松上下风电机组。所以,普通的风电机组检修人员,攀爬风机作业一般一天只能攀爬两次,而使用免爬器,只要时间允许,他可以不限次数的登塔作业。
其次,对于助爬器的使用,作业人员需要多次培训实践,才能掌握攀爬方法。即便是有经验的作业人员,由于助爬器力矩调节不合适,或者安全带穿戴方式不规范,攀爬过程中,作业人员很有可能发生碰撞伤害,或因助爬器的牵引力拉拽安全带,造成安全带对人员大腿的拉伤等伤害。
另外,免爬器在环境恶劣的风电场,更能降低人员的作业强度,提供工作效率。尤其是在高海拔、高温、低温等恶劣环境下,即便是使用助爬器,人员攀爬至风机顶部,仍会汗流浃背、气喘吁吁。在恶劣的环境下,尤其是在海拔偏高的风场,以塔筒高度80米高度为例,人员攀爬风机的时间至少在10分钟以上,而使用免爬器,攀爬时间只需要约5分钟(不同产品速度不一)。
此外,免爬器还能应用于备件等货物运输。风电机组虽都装有电动提升机,但某些机型的吊装口设置在塔筒外部,在大风等情况下,为了避免提升链条与塔筒或集电线路接触造成事故,就必须禁止使用提升机。此时就可以使用免爬器平台运输小型备件等货物,既安全又快捷。
4 价格对比
早期免爬器市场价格约为3万多元一台,基本上是助爬器价格的两倍,随着免爬器技术的成熟与应用的普及,以及市场的激烈竞争下,目前市场上的助爬器及免爬器价格均有所下降,二者的价格差距也在逐渐的缩小。
通过市场调研,目前助爬器市场价普遍在0.5万至1.5万元不等,而免爬器价格基本在1.5万至2.5万元不等,同等质量水平的助爬器与免爬器二者相差约1万元左右。
5 结语
对比助爬器,免爬器具有安全性高、操作简单等优点,尤其是能极大地节省人员攀爬风机塔筒的体力消耗,能够大大提高风电机组的检修效率。
由于免爬器解决了攀爬风机的效率与体力消耗,检修人员就能把更多的时间投入到风机的巡检和日常维护工作当中,为风机的状态检修提供了有利的条件。因此目前某些风电场,尤其是出质保后自主维护的风电场,相继都开展了助爬器改免爬器的技改工作。成本方面,在改造数量大的情况下,1.5万元左右就能完成一台机组改造。该费用换来的不仅仅是对作业人员工作强度的降低,而且是坚持以人为本,确保安全生产,提高生产效益的有效措施。
同样,为了确保免爬器设备的安全可靠运行。在设备选型过程中,不能一味追求价格而忽略了产品质量。在使用过程中,更要遵守操作手册和定期维护工作,确保设备长期稳定可靠运行。■