风电场风机吊装施工技术的探究

风电场风机吊装施工技术的探究

张林松,曹梦春,赵勇

中国电建集团河南工程有限公司 河南省郑州市 450000

摘要：目前风机的常用安装方式为整体式吊装，在组装基地将机舱、轮毂、叶片、塔筒4类主要部件组装成整体后通过特种运输设备运输至施工现场，通过大起吊能力的起重设备采用双臂抬吊的方式完成整体风机组件的安装工作。但是该方法对对施工环境要求高，可利用的起重机来源较少。而叶轮吊装施工方法对运输条件要求较低，风险较小，且施工方法较简单。

关键词：风电场；吊装

1 工程概况

某风电场工程场区形状呈矩形，南北长约8 km, 东西宽约5 km, 规划装机容量250 MW。风机安装中设计有叶轮式吊装，轮毂尺寸为9 m×7.5 m×7.5 m, 重110 t, 对硬件设施要求较高。

2 叶轮吊装工艺流程

2.1 塔筒下段预拼装

在塔架法兰处安装起重支架，预紧固起重支架的螺栓，为主起重机装上吊带，将吊带安装到起重支架上。将调节板(位置1)安装到吊钩上。调节板根据法兰厚度而特定。确保锁定机构(位置3)处于吊钩的上部。绳索操作员将溜绳(位置1)系到吊钩上，根据吊装指导，将吊带与卸扣系到吊钩上。开启锁定机构，使锁定爪(位置2)远离塔架法兰。

在第2台起重机吊钩上安装吊带，将吊钩放置于塔架法兰顶部。在起吊吊钩时，使吊钩停靠在塔架中间。在不向吊钩上施加塔架负载的情况下，采用起重机将吊钩上吊带收紧。将吊钩上溜绳移除。将4列×12层阶梯的稳定板放置在将竖立塔架的地面上，布置稳定板。

在塔架底部法兰两侧分别系上1根溜绳。用主起重机与副起重机将塔架由水平位置吊至垂直位置。在塔架完全处于垂直位置后，用主起重机将塔架置于稳定板堆垛中间。将塔架转至吊钩刚好处于两稳定板中间的位置。松开棘轮箍带并将其从塔架法兰和吊钩上移走。将吊钩与吊带松开。用叉车将吊钩推向塔架中心，直至吊钩从塔架法兰上松开。采用主起重机将塔架吊离稳定板，并将塔架放置在基础上。塔筒竖立完成后，放置在存储工装上。

2.2 塔架安装

2.2.1 底段塔筒安装

底段塔筒采用垂直起吊方式，总重115.3 t。将塔筒吊具吊带一端挂在主吊钩上，另一端紧固在底塔上法兰。与此同时，用清洗剂清洁基础法兰面，并涂平面密封胶，胶线呈葫芦状，直径约 5 mm。缓缓起钩至吊带即将受力时停止起钩，将底段塔筒与设备构架在工装上的固定装置卸除。再次缓缓起钩至底段塔筒离地100 mm静置观察1～2 min, 同时在底段塔筒的下法兰系上揽风绳。在系上揽风绳之前，用清洗剂清洗塔筒下法兰平面。涂抹螺栓润滑剂MoS2,螺栓上部露出2～3丝，涂抹长度13～15丝。涂抹原则为螺栓全润滑，螺母及垫圈接触面上的润滑剂厚度约为0.1 mm。按全润滑方式涂抹螺栓润滑剂MoS2。

2.2.2 中1段塔筒安装

第二节塔筒是平躺运输，所以从第二节塔筒开始需要对其进行翻身，塔筒上下法兰都需要安装吊具，上部法兰安装起重支架，工装螺栓使用电动扳手紧固。下部法兰安装起重吊钩工装螺栓使用电动扳手紧固。工装安装完成后，主吊机吊塔筒上法兰，辅吊机吊塔筒下法兰，2台吊机进行抬吊作业。塔筒翻身过程中，力矩班组在第一节塔筒上法兰涂抹密封胶，在螺栓、螺母、垫片上涂抹润滑剂MoS2,剩余安装步骤参照底段塔筒安装。中2段塔筒和上段塔筒安装和中1段塔筒安装方法相同。

2.3 机舱安装

2.3.1 机舱起吊

将主机起吊至1.5 m高度左右，用干净无纺抹布和专用清洗剂清理底部法兰面的杂质和锈迹。然后将主机与塔筒连接双头螺柱拧入到对应孔位中。

2.3.2 机舱与塔筒对接

通过揽风系统将机舱提升到超过顶节塔筒的上法兰后，缓慢移动吊机，待机舱在塔筒的正上方时，将定位销螺栓对准塔筒的安装孔位后，缓慢下降机舱，并缓慢移动吊机，直到所有螺栓穿入塔筒螺栓孔。将主机完全落下，吊机需负载一定的机舱重量，通过人字梯进入机舱搬运工具和物料，然后安装螺母。用拉伸器将所有双头螺柱交叉、对称先按终紧力的50%紧固，此时可以松钩，再按终紧力的100%交叉、对称紧固，紧固完成后对螺栓做好防松标识进行抽检验收。

2.4 叶轮组装、安装

2.4.1 叶轮组对

吊机吊轮毂至象腿工装的上方，调整轮毂变桨轴承的朝向轴承的朝向，使其中一个轴承的朝向与风向基本一致，以减少风对叶轮组装的影响，同时还应满足两个轴承在长象腿侧，另一个轴承在短象腿侧。最后使用螺栓将轮毂与象腿工装之间固定牢靠。叶轮安装过程中10 min平均风速必须小于等于8 m/s, 确认安装叶轮当日风力是否满足起吊要求。叶片运输至现场后，检查是否安装完成双头螺柱，如未安装，需在叶片起吊前完成安装，螺柱的螺纹应涂覆有指定的螺纹锁固剂，并用管钳将螺柱旋入，螺柱外露长度应符合风机要求。

叶轮组对采用专用吊具进行安装，相当于双机抬吊；在叶片的叶根处和叶尖处分别系上缆风绳，防止叶片转动，叶尖处需使用保护套，防止缆风绳对叶片造成损坏。

主吊机将叶片缓慢抬起，通过调整吊机的幅度和回转角度及拉拽缆风绳，调整叶片转向，将叶根移近轮毂轴承面。通过变桨操作，使叶片上的零刻度与轮毂上对应的轴承面零刻度对正；然后主吊机将叶片螺柱缓缓送入变桨轴承安装孔，直至两法兰面相互贴合。最后从轮毂内部拧入垫片和螺母，按要求分次进行紧固，每紧固一次后用记号笔划一道横线作为标记。

2.4.2 吊装风轮

风轮轴承变桨，叶片后缘朝上，三叶片变桨角度应一致；将叶片锁推上齿槽，锁紧螺栓，待风轮吊装完成后再将叶片锁解除；风轮采用正吊，单吊点吊装，但在风轮翻身过程中需用到一主一辅两个吊点，主吊点位于轮毂上，辅吊点位于主吊点对应叶片上，具体位置为距叶根法兰约58m 吊点处。拆除导流罩上主吊点对应吊装孔封板及前钢架连接块，用主吊钩连接吊带将风轮吊具吊至主吊点，用螺栓将工装安装在主吊点上。同时用扁平吊带捆绑在辅吊点，挂入辅吊吊钩，安装时注意不能伤及导流罩与叶片。用电动扳手加套筒拆卸风轮支架与轮毂之间的连接螺栓。主吊和辅吊同时平稳起吊，先离地100 mm静置观察5～10 min确认无误后，缓慢起吊风轮离地面1 m左右，用清洗剂清洁风轮与主轴安装面。

用主吊起升风轮，同时辅吊托引叶片，并配合主吊变幅，直到风轮达到垂直状态，然后卸掉辅吊吊带，将辅吊叶片上的护板拉下。拽住缆风绳，按照正确的方向牵引风轮，在吊升过程中要保证绳子张紧，以避免叶片撞击它物；风轮缓缓吊升至主轴法兰面高度，用主吊和绳子配合，拉动风轮到主轴法兰面正前方位置；根据机舱内工作人员的无线电指示，将风轮小心向主轴法兰面靠近；同时调整吊钩摆幅控制风轮轴线和机舱轴线重合；通过机舱前挡板上的维护通道盖板，观察主轴法兰面上的安装孔是否跟风轮法兰上安装孔正对，不正则松开高速轴制动器，通过控制齿轮箱尾部的盘车装置带动主轴转动，使孔位对正；对齐后，继续使风轮靠近主轴法兰面；用对称2根双头螺栓旋入风轮安装孔后继续进给，直至两法兰面完全对齐贴合；用手电筒检查各螺柱孔是否对齐；法兰面贴合后，将螺杆旋入风轮，用电动冲击扳手交叉对称拉紧螺栓。

结语：目前风机叶片长度一般大于60 m, 在复杂的环境下，高空作业受到的影响较大。传统的整体式风机吊装方法对施工环境要求较高。因此，提出一种风机叶轮吊装施工方法降低施工风险以及运输风险。

参考文献

[1] 范肖峰，张震宇，叶兆艺，等.风电大直径单桩基础海缆引入施工技术[J].水电与新能源，2022,36(3):75-78

[2] 陈凤云，范肖峰，叶兆艺，等.江苏某升压站导管架基础施工关键技术[J].水电与新能源，2022,36(2):54-58