浅谈风电机组助爬器与免爬器对比

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热度0票  浏览497次 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

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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。■