風機安裝工藝及質量控制方法

劉大忠

(中國國電集團龍源張家口風力發電有限公司，河北 張家口 075000)

1 概述

風力發電以其投資周期短、清潔環保、再生性強的特點，一直是國家重點研究扶持的項目。隨著國內風電研究技術的快速發展，及國家相關利好政策的支持，近年來國內投資風電市場異常火熱。風力發電機的安裝包括預埋件的安裝、塔筒吊裝、機艙吊裝、葉輪組合及吊裝和電氣設備安裝，電氣部分的安裝包括盤柜安裝和電纜敷設。由于風力發電受風速的限制，風力發電投資場地也主要集中在海邊、草原、戈壁灘、山區、沙漠等條件惡劣的地區，單機的發電功率也不斷向大功率發展，這也勢必會增大風機安裝的難度。本文作者通過多年風機安裝的經驗，總結了河北壩上地區風機吊裝的工藝方法及質量控制方面的改進和提高，給廣大風機安裝同行提供一些借鑒。

2 風機吊裝的工藝方法

2.1 吊車的選擇

為確保安全，又避免不必要的浪費，吊車的選擇非常重要，1.5 MW風力發電機組，機艙設備安裝高度約為65 m，重61 t。為該工程中安裝位置較高的部件，葉輪為外形最大且安裝位置最高的部件。

通過計算及綜合分析:一般400 t履帶起重機，主臂84 m，20 m工作半徑時額定起重量71.2 t，鉤頭極限高度80 m，即可滿足機艙和轉子的吊裝。按照要求400 t履帶車即可滿足條件。

塔筒吊裝前，需要一臺70 t汽車起重機配合翻轉。

2.2 預埋件安裝

河北壩上地區屬丘陵及戈壁灘地帶，地基多以細沙、石頭等為主，相對比較干燥，按正常施工，接地電阻難以達到安裝要求，針對不同的地基情況，分別采用延長接地扁鋼、增加接地極、注入石墨降阻劑和安防接地電阻盒等工藝方法，使接地電阻滿足了安裝要求;基礎環的水平度是風機能否垂直安裝的關鍵，在基礎環安裝時，在各支腿下部加裝了預埋鐵板，把支腿下部焊接規定在鐵板上，然后用鋼筋焊接的方式把各支腿連接起來，使下部支腿部分形成一個整體結構，然后在鋼筋綁扎完后和混凝土澆筑前，對基礎環的水平度進行測量、調整，并做好記錄，通過這樣的處理方法使風機基礎環水平度合格。

2.3 卸車

塔筒卸車時，塔筒的堆放下方必須用枕木或沙袋架空。輪轂在卸車后用防護罩加以保護。為避免倒運，部件卸車時必須在塔基周圍。部件之間有一定的間距以利于裝配，輪轂葉片的布置應利于其吊裝時兩機抬吊，部件卸車應不影響履帶起重機進出場和吊裝路線。機艙卸車時，采用兩臺50 t汽車起重機進行，輪轂和塔筒卸車時，均可由50 t汽車起重機進行。塔筒、機艙卸車如圖1所示。

圖1 塔筒及機艙卸車示意圖

2.4 塔筒的吊裝

在塔筒法蘭處安裝專用吊具。底塔筒吊裝所需工具、吊具和緊固件，在吊裝塔筒時，可以在主吊車的鉤子上懸掛一個箱子，箱子中裝著螺栓、螺母、墊圈和工具，但要保證它不會破壞任何東西。

使用主吊車并通過輔助吊車協助開始吊裝塔筒，使塔筒在離地面大概1 m高處呈豎直狀態，清理塔筒表面并補漆，然后放開輔助吊車。

提起塔筒并旋轉，使塔筒的橫截面朝向基礎旋轉塔筒門到必需的位置(門的位置由業主確定但應避開主風向)放下塔筒，使之與基礎環的法蘭相連。

用一個或兩個大長釘使塔筒和基礎環的法蘭面定位，放置大長釘在有梯子的區域將其固定，將螺栓插入法蘭孔中在吊車完全放下之前，安裝好所有的螺栓，墊片，螺母。將吊車降至最低載荷，用電動扳手先緊固四個對角的螺栓，每個對角緊固5個螺栓，然后依次緊固螺栓，電動擰緊扳手打力矩大概應為1000 N·m。然后使用液壓扳手緊固螺栓力矩到額定力矩，分兩步實施:第一步打到額定力矩的50%，先緊固四個對角，然后依次將螺栓緊固到額定力矩的50%，第二步打到額定力矩，方法同上。對已打過力矩的螺栓作上標記，注意螺栓使用前應用潤滑劑潤滑。

第一段塔筒安裝完后，將外部的梯子放置在便于安裝塔筒門的區域安裝第二節塔筒，吊裝連接一、二節塔筒的螺栓、螺母、墊圈、安裝連接需要的工具到底部塔筒的上部平臺上，為安裝第二節塔筒作準備。

吊裝過程和吊裝第一節塔筒相同，從涂抹SIKAFLEX 40(玻璃膠)開始，重復前面的安裝步驟。

安裝第三節塔筒，吊裝連接二、三節塔筒的螺栓、螺母、墊圈，安裝連接需要的工具到底部塔筒的上部平臺上，為安裝第三節塔筒作準備。吊裝過程和第一、二節塔筒相同，從涂抹SIKAFLEX 40(玻璃膠)開始，重復前面的工作。

2.5 機艙吊裝

將特制的吊裝工具安裝到吊車上并移動到機艙上方。將吊裝工具通過機艙上部的吊裝孔與機艙進行固定。

將機艙、機艙上罩從卡車上卸下來。在吊裝前進行二次安裝:機艙內吊車、機艙內風筒、機艙上罩的安裝。安裝風向標及風速儀，固定電纜，并在機艙上安裝必要的工具，清理機艙。

在機艙內部或外部特定位置安裝四條吊裝保護繩索，要確保機艙在吊裝過程中得到控制。

卸掉機艙與運輸支架、支撐工裝的連接螺栓，將機艙移位并清理偏航剎車盤的法蘭端面。

小心的將機艙吊起，并通過機艙保護繩控制機艙的方向。機艙頭的方向由吊裝公司根據吊裝輪轂的要求確定。

將機艙吊到稍微高于頂塔筒法蘭的位置。

按照塔頂人員的無線電指揮將機艙放低。在調整過程中可以使用撬杠或類似的工具做輕微的調整。將偏航軸承孔與頂塔筒法蘭孔對齊，然后安裝上所有的螺栓及墊片。

2.6 組裝葉輪

卸載輪轂準備，如果必要，在被稱為“象腳”的位置下部放置木頭作為支撐，安全放置在地面。

輪轂必須垂直放置，以使螺栓穿過法蘭連接到葉片。當安裝第一片葉片時，移走法蘭的運輸罩，其余的法蘭仍需罩住以保護輪轂內部。帶入所有必須的螺栓、墊圈和螺母到輪轂內。

注意:在放置輪轂之前需先平整場地，場地平整之后測量水平度，水平度合格后方可進行輪轂組裝。如果現場是砂質軟地，需要先平整場地然后用鋼板作為底部支撐平臺，水平度合格后將輪轂放置在底部鋼板上。

安裝所有必要的部件，清理連接葉片的法蘭和輪轂。在輪變漿軸承上標注出0°螺栓孔位置，通過變漿電機將變漿軸承0°位置調整到時鐘12點方向。然后將變漿軸承0°標記點與葉片0°標記點對齊。

可以先卸載葉片，存放在地面上，或者最好是從卡車上卸載后就立即進行安裝。

注意:葉片是極易受到損害的，所以處理時一定要小心。

起吊葉片:

1)固定吊索和葉片后緣保護。固定吊索并在第一個葉片后緣固定保護物。

2)用兩臺起重機吊起葉片。解除運輸固定裝置后，用兩臺吊車小心地將葉片吊到輪轂處或者準備放置的位置。

將葉片移動到輪轂附近之前，先將葉片根部的運輸支架拆卸下來。將葉片清理干凈，并對螺栓進行潤滑。

將葉片上的螺栓穿入變漿軸承上的孔內。可以通過變漿機構微調漿角，使螺栓能夠平滑的穿入孔內，確保螺栓穿入正確的孔(0°漿角標記)。調整漿葉角度可以通過手動控制盒和變漿控制開關以及手動搖把進行調節。

在確定所有螺栓都與法蘭沒有間隙之后，裝上墊圈及螺帽并擰緊。對葉片頂部進行支撐，先對葉片頂部進行支撐，再解除吊車的吊鎖。對其余兩個葉片，重復上述步驟。當第三支葉片安裝完成后，移除前兩支葉片頂部的支撐。

2.7 安裝葉輪

將四耳吊具和兩根吊帶固定在兩個朝向主吊車的葉片葉根處，用一根吊帶兜住第三葉片的葉尖部位(用輔吊)，葉片后緣應加以保護。在葉片的頂部拴兩根繩子在保護套上，以便在起吊期間控制位置。

葉輪的起吊:

1)卸掉輪轂與運輸支架連接的螺栓。

2)用兩臺吊車同步起吊轉子使其離地約1 m高。

3)清理法蘭面。

4)安裝連接輪轂與主軸的雙頭螺柱，并加以潤滑。

5)用主吊車起吊轉子，同時用輔助吊車控制第3個葉片，直至轉子處于垂直狀態將吊帶從葉片上拉下來。從輔助吊車上摘下吊帶，并將吊車開走。

6)拉緊兩根繩子并將其固定(例如固定在卡車上)以便控制轉子。在起吊的過程中保持拉緊繩子以防葉片碰到吊車梁或塔架損壞葉片。

7)小心并緩慢的起吊轉子，直至主軸法蘭的高度。

8)利用吊車和繩子轉動轉子至主軸法蘭前面。

9)根據上部人員的無線通訊指令小心將轉子移向法蘭。

10)通過調整吊車大臂上下位置，將葉輪拉向主軸法蘭。松開高速軸制動器，調整主軸法蘭定位銷，通過連接的長螺栓定位，將輪轂螺栓插入主軸法蘭螺栓孔。盡可能多的將螺栓裝入輪轂內，并將它們擰緊。

11)當輪轂與主軸牢牢固定后將主吊車載荷卸掉。將吊具卸掉并用吊車將它們放下。此時重新松開主軸制動器，緩慢轉動轉子，裝上其他的螺栓并擰緊。

2.8 電纜敷設

風機塔筒在吊裝之前，690 V動力電纜敷設數量較多，工期長，影響風機吊裝。較多的電纜中間接頭，同時存在工藝質量差和留下了安全隱患。為解決上述問題，改進塔筒690 V動力電纜敷設方式，改分段敷設為直線敷設，取消了中間接頭。

為了實現同相電纜單根敷設，同時平衡工作量與施工工期的關系，采取風機第二節塔筒吊裝之前敷設整根690 V動力電纜。第一、第三節塔筒電纜暫時卷放在第二節塔筒，等風機吊裝完成時候再完成第一、第二節塔筒電纜整改。從而減少電纜的中間接頭，提高工作效率，保證電纜運行過程中安全穩定。

3 風機吊裝的質量控制

3.1 建立施工質量誠信體系

質量是過程中形成的而不是檢驗產生的，只有施工人員具有較高的素質、意識，才能雕刻過程精品，從而創造整體工程精品。為此在工程管理中推行誠信評價體系，增強各級人員的質量榮辱感，重獎重罰，真正使質量誠信度高的人受益、質量誠信度低的人失去存在的環境。利用質量檢驗、質量監督、監理意見、工程巡查、專業抽查等各種信息，每月評選出本工程現場的質量信得過個人、部門;質量信不過個人、部門。除給予相應的獎罰外，在公司宣傳窗口中予以公布，同時納入績效管理。

3.2 強化內部關系管理體系，對工序質量把關

整個吊裝過程推行工序間客戶關系管理制度，下道工序是上道工序的用戶，每道工序本著用戶就是上帝的意識全心全意為下道工序服務。每道工序在交接時，除完成質量驗收和相關資料、記錄之外，還應在文明施工、產品防護等方面滿足下道工序的要求，工序移交后也要及時處理和解答下道工序提出的問題和要求。下道工序有問題用工作聯系單的形式對上道工序提出要求并限期反饋。項目部對工序交接和工作聯系單進行嚴格管理，確保內部關系順暢。

4 結語

通過對風機吊裝工藝和質量控制方法的探究，從而達到縮短風機的安裝時間，提高風機安裝質量工藝，減少風電場施工成本的目的。希望通過本文作者的總結，能給風電行業的吊裝人員提供經驗和借鑒。

[1]最新風電工程技術手冊[M].香港:中國科技文化出版社，2006.

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[7]聯合動力發電機組安裝指導書[Z].2008.

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