青海錫鐵山風電場機組設備吊裝技術研究

裘學強，朱鍇年，侯生洲

（中國水電四局（酒泉）新能源裝備有限公司， 甘肅 酒泉 735000）

1 概述

青海錫鐵山風電場工程場址位于青海省海西州大柴旦行政區錫鐵山鎮，海拔在2960～3110m之間，場址范圍內地形平坦，地貌類型為荒漠戈壁，工程規劃裝機容量50MW，25臺單機容量2MW的風力發電機組，包括塔筒、風機及其部件卸貨及安裝，塔筒內電纜、光纜敷設安裝，塔筒內部全部工作。單臺發電機重65.2噸，葉輪重61噸，最大吊高85米。

2 吊裝施工難點分析

（1）風電機組設備屬于超高、超寬、超重、超大型電力設備。（2）安裝高度高，最大吊高85米。（3）采用大型起吊設備進行安裝，安全風險較大。（4）安裝工程工期短，對施工質量要求高。（5）施工現場為平坦戈壁地帶，易發生沉降等因素，因此，對平臺設計要求嚴，檢驗嚴；設備存放、主吊設備擺放需精確定位。

3 吊裝設備的選型

吊裝設備的選型從安全可靠、經濟的原則出發，對吊裝設備選擇。根據錫鐵山風電場風機設備型號、重量、規格、平面布置、現場具體條件及工期要求，選擇合適吊裝設備類型，再根據風機最重部件重量、輪轂中心標高及吊車性能參數綜合選定主吊參數。青海錫鐵山風電場采用金風GW115/2000-85米風力發電機組，根據設備特點，將設備分為以下7個吊裝單元，分別為塔筒（4段塔筒）、機艙、發動機和輪轂與葉片組合等7個吊裝單元，各單元重量如表1。

表1 金風GW115/2000-85米風機設備的重量參數表

從表1中可以看出吊裝最大重量為：發電機重量65.2噸，風機最大起吊高度為85米。發電機為重量最大的吊裝單元，同時也是起吊高度最高的設備，主吊只要滿足發電機吊裝要求即可，故以發電機為研究對象選用吊裝設備參數。

（1）計算載荷

根據公式：Qj=K1×Q=K1×（G0+G1）

式中：Q_——計算載荷，單位：t；

G0——被吊部件實際重量，單位：t；

G1——起重設備滑輪組、吊鉤、臂架頭部垂下的起升鋼絲繩重量以及吊具重量之和，單位：t；

K1—動載荷系數，其數值為1.1。

分析各參數：發動機實際重量G0=65.2t，G1=5t。由于發動機在吊裝過程中是由主吊單機起重，不考慮不均勻載荷，故機艙吊裝過程中起重機的計算載荷為：

Qj=（65.2+5）×1.1=77.22噸。

（2）臂桿高度校核

計算吊裝所需高度

Hx=H1+H2+H3+H4

式中：H1——吊鉤鋼絲繩預留高度；

H2——吊車滑輪組預留高度；

H3——輪轂和塔筒總高度；

H4——基礎高度。

將各參數代入公式得Hx=3+2+85.4+0.5=90.9m。

根據安裝現場不同機位多次吊裝的特點，重點考慮選用流動式起重機。經履帶式起重機與輪胎式起重機相比分析,履帶與地面接觸面積大,故對地面的平均壓力小,可在松軟、泥濘地面作業。它牽引系數高,約為輪胎式的1.5倍,爬坡度大,可在崎嶇不平的場地上行駛。由于履帶式起重機支承面寬大,并設置有可橫向伸展支腿裝置，可以提高作業時的穩定性,安全性高。根據本風場實際情況與計算所得設備最大起吊重量分析，選用撫挖QUY500型履帶吊做為風機安裝主吊。根據起重機起重量表分析可知：根據現場條件，主吊車回轉中心到風機基礎中心均在14米以內，因而可以選擇工況表中作業半徑14米所對應的吊車性能參數作為參考依據。

根據金風廠家提供的風機設備技術資料，通過計算及綜合分析：主吊選用撫挖QUY500型履帶吊，履帶吊90m主臂加12m固定副臂，起吊半徑15.5m，起升高度103.81米，最大起重量為115t，大于發電機計算載荷65.2t，故滿足最大起重量發電機的吊裝起重量及高度要求，載荷率為56.7%。所以，本工程擬采用撫挖QUY500型履帶吊作為主吊車，完全能夠滿足青海錫鐵山風電場風機設備吊裝需求。

4 安裝工藝技術

4.1 基礎環的交接驗收工作

（1）風機基礎施工完畢，混凝土養護期達到28天以上，各項技術指標均合格，并且有權威的檢測機構出具的試壓塊強度報告。（2）接地扁鐵與基礎環連接牢固，連接方法正確，接地電阻值小于4Ω，滿足設計要求。（3）基礎環水平度檢查：用水平儀和標尺檢查相隔120°的三個方向上（其中之一對應法蘭對接標記）基礎法蘭面是否水平。測量點位于法蘭中環，每個方向最少測量兩次?；A環法蘭平面度合格要求在設計范圍內。（4）檢查基礎環法蘭螺栓孔與塔筒底部法蘭孔大小一致、數量吻合，清理基礎環法蘭孔內的異物（混泥土飛濺物等），保證高強度連接螺栓能順利通過。（5）基礎環排水孔應無阻塞，并且基礎環外部混凝土應為斜坡，防止雨水從排水孔進入基礎環，引發設備故障及安全事故。

4.2 塔筒吊裝

（1）將主吊吊鉤通過吊索連接到塔筒上法蘭上的吊具上，將70噸汽車吊吊鉤通過吊索連接到下法蘭上的吊具上。（2）用兩臺吊車緩慢將塔筒吊離地面約1000mm左右，清理塔筒表面粘連的雜物，處理損壞的油漆。（3）主吊緩慢提升，輔助吊車隨著主吊提升的速度緩慢下放，直到塔筒完全處于垂直時，拆卸塔筒下法蘭上的吊具，移走輔助吊車。（4）將塔筒吊到基礎環上方，使塔筒門方向線和基礎環T形線重合，基礎平臺缺口中心與爬梯中心重合。（5）將塔筒輕輕落在基礎環上，用事先已經放在塔筒法蘭周圍的螺栓從下往上穿，裝上墊片并用手擰緊螺母，墊片上有傾角的一面必須指向螺母或螺栓的方向。（6）等所有螺栓全部安裝完后塔筒才能完全落到基礎環上，然后用電動扳手呈米字對稱狀將所有螺栓把緊。（7）按照力矩要求，呈米字對稱方法，分別按照力矩值的50%、75%、100%三次對所有螺栓進行緊固。對已經緊固完成的螺栓需要做緊固標記；完畢后，拆除吊具，吊裝第二段塔筒。（8）按照上述步驟安裝中段、上段塔筒，過程中只需將260噸汽車吊更換成500噸履帶吊，需要注意的是上段塔筒吊裝就位后，頂部與機艙連接的法蘭不能涂抹密封劑。

4.3 機艙吊裝

（1）用500噸履帶吊緩慢將機艙吊離地面約500mm；拆除并運走底部運輸支架。（2）在偏航剎車盤下安裝機艙導正棒。（3）將機艙吊至塔筒頂部，地面工作人員可用牽引纜繩隨時調整機艙的方向；利用導正棒對準塔筒頂部法蘭上的孔。（4）主吊緩慢下放，直到機艙偏航剎車盤與塔筒頂部法蘭剛剛接觸，擰入所有螺栓。（5） 拆除起吊工具及機艙上的導正棒。（6）按照規定力矩呈米字形對稱分三級50%、75%、100%把緊螺栓。

4.4 發電機安裝

4.4.1 發電機翻身

利用安裝發電機吊具用于發電機翻轉,在發電機兩側吊耳處用毛氈防護，撕去發電機上的所有黃黑膠帶，清潔法蘭面，若是法蘭螺栓孔密封堵頭缺少需要做過絲處理，保證后續螺栓的正常順暢的穿入。（1）主吊將發電機吊到足夠翻身的高度，在輔吊的配合下，將發電機翻轉到約41度位置時將兩個吊葫蘆掛好；一個吊葫蘆用吊帶掛住動軸，注意防腐漆的防護。另一個吊葫蘆安裝在翻身吊具上。（2）吊車與吊葫蘆配合將發電機翻轉成豎直。（3） 使用手拉葫蘆調節發電機定軸法蘭面與垂直方向的傾斜角為3°（在定軸法蘭上端掛一鉛錘，法蘭下端距離垂線61mm），如圖1所示。

圖1 發電機組翻身圖

4.4.2 發電機吊裝

（1）吊起發電機，將發電機定軸法蘭與機艙底座法蘭面調整對齊，指揮吊車把發電機逐漸靠近機艙。（2）利用導正棒對準機艙底座法蘭，雙頭螺栓的一端不涂固體潤滑膏（將其旋入定軸法蘭），一端涂抹固體潤滑膏。（3）螺栓露出長度為60mm，按對角方向用電動扳手緊固螺母，用液壓力矩扳手分三次力矩(50%、75%、100)上緊螺栓。（4）安裝完成后拆下發電機吊具,拆下發電機翻身吊具后，用M16×30堵頭密封螺孔(工作人員通過天窗出入機艙)。

4.5 葉輪的安裝

4.5.1 葉片和輪轂的組裝

（1）將葉片與輪轂連接，并把雙頭螺栓插入變漿軸承的外圈安裝孔內，安裝前測量螺栓伸出葉片的長度，安裝前用清潔劑清洗葉片螺栓軸承側螺紋，并涂Loctite51094，安裝前檢查每根螺栓是否松動。（2）裝配墊圈，把螺母擰到雙頭螺栓上，先用電動扳手快速把緊，再用液壓扳手分兩級（第一級1200Nm，第二級1700Nm ）呈米子形對稱把緊。（3）在葉片外部區域（約葉片長度的2/3處）放置葉片支架，并在支架上放置葉片墊塊（硬泡沫），高度應合適，放下葉片并移開起吊工具。（4）按照上述步驟組裝第2、3支葉片，在安裝第三只葉片后，輪轂和三片葉片整體處于平衡狀態，可以不再需要墊塊，移開葉片下的墊塊及支架。（5）采用手動變漿操作裝置轉動葉片，安裝余下螺栓，并用液壓扳手分兩級（第一級1200Nm，第二級1700Nm）呈米字形對稱把緊，完成葉片的預安裝；轉動葉片，保證轉動無卡瑟。在安裝風輪前，按照葉片制造商要求，擰緊所有葉片連接螺栓；即用液壓扳手呈米字形對稱把緊到最終規定力矩2300Nm。（6）用手動變漿裝置調整葉片狀態，吊裝風輪前，三只葉片的前緣必須朝向地面。

4.5.2 葉輪整體吊裝

（1）安裝起吊工具，用650噸主吊車起吊輪轂，2臺輔助起重機用于風葉翻身。吊裝過程(風速≥8m/s時禁止吊裝葉輪,并準備好地錨、緊風繩等防風措施)。（2）主吊機起吊葉輪，副吊機配合同步起吊第三只葉片，直到風輪到達垂直位置，但副吊機必須保證第三吊葉片的葉尖離地面有 1 米以上的距離。（3）用人工推拉垂直向下的葉片，使輪轂配合面向下傾斜5度，與低速軸法蘭面仰角 5 度相一致。葉輪在風繩控制下，主吊機謹慎緩慢起吊，當葉輪到主軸法蘭高度處，利用主吊機和風繩把葉輪調整到法蘭前方。（4）起吊風輪至機艙主軸中心高度；利用輪轂導正棒將輪轂法蘭孔與主軸法蘭孔對準。（5）指揮吊車使輪轂法蘭面與主軸法蘭面接觸；當風輪穩定后，快速地插進事先準備好的左右兩側螺栓，鎖緊主軸，轉子制動器處于剎車狀態，將風輪固定在相應位置；擰入所有能擰入的螺栓，并用電動扳手把緊。（6）將已經插入螺栓按照規定力矩打到75%，拆下風輪起吊裝置，主調車移開。松開轉子制動器，把葉片分別轉到與地面垂直的位置，取下葉片袋；安裝風輪與機艙的其他連接螺栓并用電動扳手把緊；呈米字形分三級50%、75%、100%對稱把緊風輪與機艙的連接螺栓；利用激光找中儀對聯軸器進行找中，符合技術要求，如圖2所示。

圖2 葉輪整體吊裝圖

5 結語

風力發電是目前風能利用的主要形式之一，伴隨著風力發電技術不斷的進步，我國風電場建設逐步增多，風力發電機的功率也越來越大，重量也越來越重，設備安裝高度也越來越高，對吊裝工作的要求相對較高，此施工技術已在多個風電場實施，效果良好。

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