风电高空作业的安全防护

　　进入新世纪以来，风力发电作为无污染的新电源发展迅速，根据全球风能理事会的统计，过去10年全球的风力发电产业平均年增长率达28%。近几年来，我国的风力发电行业也得到了迅速发展，风力发电装机容量连续三年实现“翻倍增长”。2010年底，我国风电装机总容量达到4473.3万kW，风电并网容量也达到2 956万kW。由于风电行业的特殊性,一般风塔都高于地面几十米,甚至上百米,所以，保证风电作业的安全就成了行业内的重要工作。

风电高空坠落防护措施

　　完整的风力发电机大致可以分为基部、塔筒、机舱、轮壳、叶轮5部分。风力发电的原理，简单地说就是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，促使发电机发电。风力涡轮发电机产生的电流被传输到变压器，变压器将电流在风场内调整和转变为可用的电压。

　　一般而言，风机在投入运行5年后，才进入到对整机和零部件质量的真正考验期，而我国大部分风机都是近两三年安装的，因此，未来几年将成为考验我国风机装备质量的关键时期。风机通常出现的问题包括风机叶片、主轴断裂，电机着火，齿轮箱损坏、控制失灵以及飞车(轮壳或叶片断裂后飞离风机，砸向地面)等。一旦发生故障，则需要维修人员上塔进行维修，如何提高风塔作业的安全性，保证维修人员的生命安全，是非常重要的问题。

　　从风塔结构来看，除了风电本身的电气危险和火灾，最大的风险就是高空坠落。当风电工作人员进入塔筒，沿着梯子进行攀爬，到达机舱，再进入轮壳，甚至到机舱顶部进行作业，整个过程都面临着高空坠落的危险。由于风电行业的设计原理所限，使得减少高空作业颇有难度，所以风电操作人员在高空作业时必须使用合适的防坠落装备，降低高空坠落的风险。

　　在天气条件允许的情况下，当作业人员执行风塔维护任务时，首先要断开风机的开关设备，穿戴好安全带、安全帽，并带上其他必需的防护设备，待风机停止运行后再进行攀爬。风塔的梯子一般由铝或钢制成,贯穿整个塔筒内，中间有多个平台隔断。在爬梯过程中，需要配备垂直式坠落制动生命线，该系统由钢缆或刚性轨道组成，钢缆两端固定，通过等间距布置的中间支架，用滑梭或滑块将工作人员连接到系统内，允许操作人员向上或向下攀爬。当作业人员通过塔梯到达机舱内的时候，需将身上带有缓冲包的防坠落系绳(或小型坠落制动器)连接到机舱内合适的锚点上，并且关闭塔梯出口，再进行操作或维修。作业人员从机舱内打开顶盖口进行出舱作业时，仍需将身上的防坠落系绳(或小型坠落制动器)连接到舱外平台的安全锚点上。整个顶部作业的过程中，作业人员可以运用限位系绳进行限位，以降低坠落风险。

　　风电工作作业人员在风塔上操作时，全身安全带、坠落保护装置(连接装置)、锚点这3部分是不能脱离的，必须始终保持100%的连接。向上爬梯的时候，需运用垂直导轨系统作为防坠落装置;到达风塔机舱内后，需用缓冲系绳作为防坠落保护;如果需要出舱，需用双叉缓冲系绳或限位系绳作为保护装置。

坠落防护用品种类

　　风电行业高空作业人员首先需要配备相关的个人防护设备，同时要掌握个人防护设备的使用知识，正确的穿戴个人防护设备，必要时还需要接受专业的个人防护设备实践培训。

　　个人防护设备包括特种防护手套、安全帽、全身安全带、安全钩和连接件、限位/定位系绳、垂直式坠落制动生命线、坠落制动系统、逃生和救援系统等设备设施。

　　安全带分为全身式的和半身式的，一般由涤纶织带加上金属件组成，在发生坠落的情况下能够和连接件、锚点形成防坠落系统，从而挂住发生坠落的人，保证身体在坠落时不受伤害。

　　安全带的作用原理是：将坠落产生的冲击力尽量传递至下半身的大肌肉群(大腿肌)，避免传递至上半身，特别是胸腹部内脏器官、脊椎等脆弱部位。根据GB6095-2009《安全带》的要求，以及工作种类和环境的不同，风电行业要求穿戴全身式安全带，除了有背部和胸前挂点外，还需要有腰部定位双挂点，同时，要在安全带的背部和腰部增加耐磨材料，以克服攀登风电塔筒时对安全带背部和腰部的磨损。由于安全带和工作人员密不可分，它的舒适性也是一个关键因素，在保证安全的前提下，应采用新材料，按照人体工程学设计，方便调整和穿脱。

　　连接装置是连接锚点和安全带的中间环节，包括系绳、坠落制动器、抓绳器等。连接装置的主要作用是在安全的工作范围内允许人员的自由活动;当发生坠落时，吸收大部分的冲击力，将冲击力和重量传递至锚点上，使坠落防护系统承受的冲击力降低至6kN以下，最终让作业人员在空中悬停，不接触地面。

　　系绳，又称系带或安全绳，是坠落制动时必须使用的带缓冲装置的系绳,长度一般不超过2m(国标/欧标 2m，美标 1.8m)，是最常见的连接装置。系绳具有成本低，携带方便的优点，缺点是系绳悬垂时容易妨碍日常作业，发生坠落时，系绳造成的自由坠落距离最大。系绳一般有双叉和单叉之分，单叉主要运用在不移动的环境中，双叉主要运用在人员需要持续移动的场合，可提供不间断的交替坠落防护。

　　坠落制动器，又称速差器、速差自控器，是将作业人员和锚点间以一条由弹簧牵引、可自由伸缩的织带或钢缆生命线连接。作业时，生命线的长度随人员位置自动调整，不妨碍行动及工作，也不需要频繁更换锚点;发生坠落时，重力加速度会使锁止装置启动，生命线随即锁止，并启动缓冲装置，将冲击力降低至6kN以下。坠落制动器的优点是长度不受限制(最大可达54m)，人员活动范围大，自由坠落距离小，所需净空小，冲击力小，绊倒风险小。不足之处是坠落制动器需事先安放在最高的锚点处，设备的重量较大，价格也比较高。

　　抓绳器，又称带柔性导轨的自锁器，常与锚点安全绳配合使用，使用时直接将抓绳器与安全带的前挂点或后挂点连接(美国标准要求必须使用后挂点并与缓冲系绳配合使用)。作业人员沿安全绳移动时，自锁器可顺着安全绳滑动，发生坠落时，自锁器立即扣住安全绳，将作业人员悬停在空中。抓绳器的特点是自由坠落距离较短，所需净空较小，冲击力较低，长度不受限制，人员活动范围大，但是同样需要事先安装在最高处的锚点。

　　垂直导轨系统(或刚缆系统)是普遍运用于风塔攀爬的防坠落系统。垂直导轨系统可以永久安装在塔筒内的梯子上，将能往返滑动的导轨型防坠落制动器(滑块)，连接在攀爬人员安全带的胸前挂点上。当作业人员向上攀爬的时候，滑块会随攀爬人员沿导轨向上移动，一旦发生坠落，滑块会因为下坠力的作用，锁在导轨内的止动结构上，从而阻止坠落发生。如果是刚性导轨，则用钢缆两端固定，通过等间距布置中间导向支架，由滑梭将作业人员连接到这个系统上，也可以上攀和下攀。发生坠落后，滑梭会锁住钢缆，从而避免坠落。垂直导轨系统的优点在于使用方便，安全性能高，耐用性强，易于维修保养等。

逃生和救援

　　个人防坠落系统是由锚点和连接件、坠落防护安全带以及连接系统组成，这3类产品单独使用并不能提供坠落防护，只有组合在一起才能形成完善的个人坠落防护系统。从很多事故中发现，安全带如果没有正确穿戴，它的性能就会降低甚至失效，也就不能提供良好的防坠落保护。全身式安全带的正确穿戴方法是：握住安全带背部D型环，使所有安全带回到原位;解开各个环带的搭扣;套上肩带，让背部D型挂点处于两肩中间;扣上腿环、腰环和胸环，让胸环处于正胸部;扣好所有搭扣，在不影响活动的前提下收紧各个环带。

　　是否使用了个人防护装置就可以保证高空作业万无一失呢?答案是否定的，使用坠落防护设备并不能改变坠落的可能性，只能有效降低坠落受伤的程度，因此需要掌握简单的逃生和救援技能。

　　逃生和救援属于高空紧急作业，需要可靠的装备和合格的人员，同时需要快速反应。逃生，顾名思义，就是从危险的位置逃到安全的位置。在风机上作业时可能会遇到火灾或设备故障的紧急情况，这时处于风机内的工作人员需要利用逃生装置进行逃生。主要有两种逃生出口，由塔和爬梯通道出口下降到地面或者直接从机舱下降到地面。

　　一般来说进行缓降的流程大概是这样：先取出逃生装置，将装置固定在锚点上，再将绳端固定在安全带上，然后打开机舱盖并将绳子另一端由机舱抛出，最后作业人员由机舱下降到地面。

　　一旦作业人员在风机上发生意外无法逃离时，就必须等待救援。作业人员可能被困或者悬挂在塔梯、机舱的一侧和轮壳一侧，也有可能被困在轮壳中。对于第一种情况，即作业人员被困或悬挂在塔梯上时，需由另一救援人员从上方进行施救。主要流程可简化为：救援者先攀到救援位置，在被困者正上方约1.5m处的位置，固定救援装置，再连接到被困者的安全带上，使用救援装置提升被困者，以便解除被困者的坠落保护拉紧状态，然后解除被困者原来的坠落保护装置，最后控制将被困者降落到安全位置。需要注意的是，在整个救援过程中，救援者必须保持与防坠落装置100%的连接，而且是具有资质的救援者进行救援。

　　对于第二种情况，即作业人员在机舱顶部不幸跌落在轮壳上(风机前端连接叶轮的组件)，需由另一名救援队员从顶部用救援套件(包含救援缓降装置，如安全钩、抓绳器、滑轮、伸缩杆等)进行救援。大致流程是这样的：取出救援套件，固定在顶部锚点上，再将抓绳器连接到救援装置的工作绳上，然后将抓绳器另一端系到被困者的系绳上，转动救援缓降装置的手轮，解除被困者系绳的紧张状态，继续提升，直到可以解除被困者原来的系绳，最后控制将伤者降落到安全位置寻求救护。

　　编辑 郑 君