风电吊装技术要点探析

风电吊装技术要点探析

韩涛

中核机械工程有限公司 上海市金山区 201512

摘要：随着我国风电技术的快速发展，风电装机容量快速增长，风机机型也随之日趋复杂多样。现场施工中存在不同机型安装工艺要求的差别，以及大风天气影响机械正常吊装进度问题。这就需要施工单位在遵循风机厂家安装指导手册和电力建设安全工作规程相关要求的前提下，研究适合该风电场的风力发电机组吊装工序，力求确保安全、降低难度、节约成本、适用范围广。

关键词：风电吊装；技术要点；布置

1方案研究比较

以某电场中WT2500D146H140机型为例，该机型为单机容量为2500千瓦风电机组，由塔架、机舱、轮毂、叶片四部分组成。塔架为6段，最重件底端塔架100.1吨；机舱高度140米，重量为93吨；叶片长度为71.5米。该机型在叶轮组装时，当叶片与轮毂贴合后，对均布的60颗螺母进行紧固，起重机脱钩后，对所有螺母进行紧固，紧固分两次进行，第一次为最终值的50%，第二次为75%，在三片叶片完成100%力矩后，才可进行叶轮吊装。

1.1常规的风机吊装工序分析

现场常规的风机吊装施工工序，将吊装机械布置于风机正前方依次进行风机塔架、机舱、叶轮等吊装。

1.2改进的风机吊装工序分析

通过分析常规的风机吊装工序，发现关键处在于叶轮组装时，紧固分两次力矩和一次拉伸进行，第一次为最终力矩值的75%，第二次为最终力矩值的100%，第三次为拉伸值的100%，在三片叶片完成100%力矩后，才可进行叶轮吊装。改进后的工序为：吊装塔架底段和中下段，组装叶轮，吊装塔架中上段和上段，吊装机舱，吊装叶轮。改进后的工序加快了吊装进度，缩短了施工工期。

1.3方案对比分

经济效益。采用本成果加快了吊装进度，缩短了施工工期。以徐州风电项目风电场为例，本工程吊装38台该风机，按照常规工序，从施工准备到整机吊装完毕共用4天，需要20名工人配合1台主吊车、2台副吊车、1台自备吊车以及1台装载机完成，工序改进后，从施工准备到整机吊装完毕共用3天，1台风机吊装时间节省1天。1台风机吊装工程节省费用如下：

人员费用为220元/人/天×20人×1天=4400元。起重机械费用为主吊车800吨履带吊+副吊车75吨履带吊+ 70吨汽车吊+50装载机，合计节省费用为25350元。节能减排。风力发电为清洁能源，其突出特点是无煤炭等能源的消耗，无二氧化碳、二氧化硫等污染源的排放。运用本成果吊装风机，节省了机械台班和人员工日，降低了施工成本，减少了施工机械的燃料消耗和废气排放。

2方案具体实施

2.1吊装机械布置

平整吊装平台。当条件允许时，建议场地尺寸不小于40米×50米，地面应平整、无沟壑，场地内无障碍物影响机组安装，满足设备存放、组合及吊装需要场地平整压实，工作区域内有积水、积雪、积沙土等需先清理干净，待满足车辆行驶时方可进入车辆开始工作。

2.2平整吊装机械站位平台

平台要满足吊装机械站位时的面积及作业中的最大对地压力，主吊机械站位最小场地为：15米×25米，履带对地耐压力不小于25吨/平方米。辅助吊装机械作业区对地耐压力不小于15吨/平方米。特殊地质情况下要做加固处理，以防止地基下陷。

吊装机械布置。按照预先确定的吊装半径进行吊车站位布置。

一是塔架吊装。悬挂底段塔架专用吊具。主吊机械和辅助吊车摆杆使吊钩投影在塔架法兰平面上。主吊机械吊装点在塔架上端，辅助吊车吊点在塔架下端。塔架抬吊竖立。用微动信号指挥两台吊车同时缓缓起钩，将塔架底段吊起离开地面，塔架距离地面约0.5米处时辅助吊车停止。主吊机械继续摆杆、起杆，直至塔架直立为止，然后摘掉辅吊车侧的吊具。塔架就位。主吊机械提升塔架至基础上方合适高度（约0.5米左右）时，塔架缓慢下落，至基础法兰间留有一定间隙（约2厘米），穿装塔架连接螺栓后完全放下塔架。紧固螺栓至规定力矩。使用相同的方法将剩余的各段塔架吊装完毕。

二是叶轮组装。轮毂放置。预先设计叶轮组装三支叶片的朝向、确定导向叶片及抬吊叶片，应将臂杆相邻2个叶片作为导向叶片，另外一支叶片作抬吊叶片，保证叶轮起吊后吊车臂杆正处于叶轮背面。将轮毂吊放到设计好的相应位置，要求放置地面夯实、平整，周围没有影响组装及吊装的障碍物。叶片与轮毂对接。采用专用吊具起吊叶片。首先缓缓起吊叶片至离开地面约10厘米，拆卸叶片法兰运输支架，然后指挥吊车平稳起吊叶片靠近轮毂变桨法兰面处。微调变桨轴承，使叶根部0度刻度线零点与变桨轴承0标记线对正，然后将所有螺栓装入变桨轴承孔中，带上螺母并紧固螺栓到规定力矩。按上述同样步骤组对剩余的两片叶片。

三是机舱起吊。安装机舱吊具。将吊装专用吊具与机舱、吊钩相连接，机舱头部及尾部各系1根导向溜绳，用以控制机舱在起吊过程中调整角度。拆卸运输支架。拆除机舱与运输架连接螺栓组并安装机舱附件。机舱试吊。缓慢提升机舱，使运输架与机舱分离。起吊机舱离地面20厘米左右，试吊，检查机械及地基情况。机舱起升到塔架顶部。地面起重指挥人员通过无线对讲机，对吊车操作人员和地面两组导向缆绳人员进行指挥，控制机舱角度匀速提升机舱，至塔架顶部约0.5米，停止起吊机舱。

四是调整机舱角度。吊装机械缓缓落钩，直至机舱连接法兰端面距塔架法兰面约2厘米处。由塔架顶部起重人员指挥，地面溜绳人员配合，将机舱偏转调整至所需角度。

塔架顶部施工人员在机舱头部沿机舱主轴线上最前端螺栓孔上穿入1根导向销，继续微调机舱角度，导向销对正预先在塔架法兰上所作记号的螺栓孔，引导机舱缓缓下降就位。

五是机舱就位。塔顶作业人员立刻安装机舱与塔架连接螺栓组件，并按规范标准紧固所有机舱与塔架连接螺栓至规定力矩，拆除机舱吊具，解去导向溜绳。

六是叶轮竖立。安装叶轮吊具。悬挂叶轮吊具，叶尖护套及导向溜绳。在两支导向叶片尖部悬挂叶尖护套，各绑扎1根至少200米的缆风绳，在靠近抬吊叶片距叶尖约10米吊点处绑扎抬吊用的叶片防护板、吊带及牵引绳。叶轮抬吊竖立。主吊与辅助机械抬吊将叶轮从地面缓缓起吊，保持两吊车起吊速度同步，直至抬吊叶片的叶尖距离地面约1米时，辅助吊车不再起升，当将叶轮至竖立后，解除抬吊叶片防护板、吊带及牵引绳。

七是叶轮就位。主吊机械继续起钩，地面两组导向溜绳人员在指挥人员的统一指挥下，控制叶轮方位，避免叶轮与吊车臂杆及塔架相碰。当起升至叶轮安装高度时，移动叶轮与机舱对接，紧固连接螺栓到规定力矩。拆除叶轮吊具及导向溜绳。工作人员穿带安装防护装置出机舱，将叶轮吊具与叶轮分离。

3关键工序转变

吊装工序转变。在叶轮组装时，紧固力矩分三次进行，第一次为力矩最终值的50%，第二次为力矩最终值的75%，第三次为力矩最终值的00%，在三片叶片完成100%力矩后，才可进行叶轮吊装，打力矩时间较长，当四段塔架以及机舱吊装完成后，再进行组装叶片，此种工序情况下，在叶片组装打力矩的过程中，造成机械与人工长时间闲置。改进工序后，紧固力矩分两次力矩和一次拉伸进行，第一次为力矩最终值的75%，第二次为力矩最终值的100%，第三次为拉伸最终值的100%，在完成第二次力矩紧固后即可进行叶轮吊装工作，第三次拉伸可在叶轮对接完成后进行。

4推广应用情况及前景

推广应用情况。本成果于2020年3月成功应用于徐州风电项目风电场47台该风力发电机组吊装工程。实践证明，该成果科学合理、质量可靠、安全可控、经济实用。

应用前景。目前，国内风电场选址正陆续向戈壁滩、草原以及平坦的无人区扩展，在全球变暖的环境下，对清洁能源的需求更加迫切，相应的风电工程工期较为紧张。随着风电技术的发展，风机机型日趋完善，对安装的要求也越来越高。该成果能够有效保证施工安全和质量，提高施工效率，推广应用前景十分广阔。

参考文献

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[2]海外总承包项目风机吊装管理浅析[J].吕光华.中国设备工程.2017(11)

[3]高山风电项目建设风险管控与思考[J].帅清根,罗少平,黄弘.江西电力.2014(02)