新型風力發電機組機架翻轉方法及設備

何明，張鑫，陶生金

（國電聯合動力技術（連云港）有限公司，江蘇 連云港 222069）

隨著風力發電機組呈現大兆瓦的發展趨勢，風力發電機組尺寸不斷增大，在生產制造的過程中機架的翻轉困難的問題顯得日益突出，由于目前的風電制造廠商均未找到一種高效并且可靠的翻轉方法，多數廠商只能依靠車間內2臺行車的搭配使用進行吊裝翻轉，該種翻轉方法針對目前日益增大的機架已經顯得捉襟見肘，并且在翻轉過程中存在巨大的安全隱患。

1 新型風力發電機組機架翻轉設備的需求

風力發電機組已經進入大兆瓦時代，風力發電機組中機架的尺寸也變得很大，由于機架是承載整個風力發電機組所有零配件重量的零件，因此機架的重量和強度都會非常大，但是由于組裝的步驟，需要在機架底部先安裝偏航軸承及剎車鉗，因此需要先將機架進行翻轉后進行裝配，在偏航軸承及剎車鉗等零部件裝配完成后，需要將機架再進行翻轉后安裝風力發電機組剩余的所有零配件，目前采用的翻轉方法是采用2臺行車配合進行翻轉，翻轉到豎直狀態下，需要人員對吊帶進行調整后才可以繼續翻轉，所以存在安全隱患，而且翻轉效率極低，研發一種新型風力發電機組機架翻轉設備顯得極為必要。

2 新型風力發電機組機架翻轉設備的設計思路

新型風力發電機組機架翻轉設備的設計是依據目前葉片生產過程中葉片模具的液壓翻轉機構為主體，葉片模具由迎風PS面（運動面）及背風SS面（固定面）構成，由多個液壓翻轉機構分別與模具進行剛性連接，通過電氣液壓系統控制，對葉片的PS面進行180°翻轉，而后做垂直向下的運動與SS面模具進行合模，在葉片制造完成之后，需要將模具PS面再進行垂直向上運動后，進行180°翻轉再平穩落到地面上。

新型風力發電機組機架翻轉設備從安全角度上考慮，采用兩組模具的液壓翻轉機構設計，將液壓翻轉機構與地面采用地腳螺栓固定。設計一種機架連接機構，可帶動機架翻轉的機構。在設計過程中，首先需通過應力分析確定連接機構自身的結構強度，可以保證翻轉過程中的安全。其次需明確機架翻轉后需安裝的零配件，避免機架連接機構與要裝配的零部件干涉，為保證在翻轉的過程中有足夠的強度，把機架連接機構與液壓翻轉機構采用焊接的方式連接到一起，避免其他方式連接時，因強度不夠而產生的安全隱患；為保證兩組液壓翻轉機構翻轉過程中的同步性，采用在液壓翻轉機構上安裝位移傳感器控制翻轉機構的同步性，可使翻轉機構動作保持一致，在裝有機架連接機構一側的地面上安裝鋪設滑動軌道，并將支撐移動平臺安裝到滑動軌道上；采用自動化控制系統，控制整個翻轉設備的運行動作，使支撐移動平臺可以沿著軌道左右移動，同時控制液壓翻轉機構翻轉的過程；在另一側根據機架翻轉過來后對應的位置，設計安裝支撐裝配平臺。圖1為新型風力發電機組機架翻轉設備圖。

圖1 新型風力發電機組機架翻轉設備圖

3 新型風力發電機組機架翻轉設備的使用方法

3.1 翻轉過程

在設備安裝完成后，使用時采用2臺行車將機架吊裝至支撐移動平臺上方，將機架和支撐移動平臺根據位置對齊后，將機架平穩放置到支撐移動平臺，然后采用自動化控制系統，使支撐移動平臺帶動機架向機架連接機構的方向移動，支撐移動平臺在移動過程中，需保證移動的速度不能過快，且移動過程中需保證設備的平穩運行，移動至機架恰好與機架連接機構重合的位置，通過機架上現有的螺紋孔，采用螺栓連接的緊固方式，將機架與機架連接機構進行緊固，在確認緊固完成后，啟動自動化系統中的翻轉程序，液壓翻轉機構首先帶動機架做垂直向上運動到一段距離后，然后開始做180°的翻轉動作，如圖2。

圖2 翻轉過程

3.2 裝配過程

翻轉完成后，開始做垂直向下運動到一段距離后，平穩落到支撐裝配平臺上，平穩放置后，可按照風力發電機組裝配工藝指導書中的要求去裝配偏航軸承、剎車鉗等零部件，裝配過程中不需將機架連接機構與機架拆卸，在設計的過程中將所要安裝的零部件與機架連接機構的位置不會產生干涉，裝配效率得到提高。（如圖3）

圖3 裝配過程

3.3 再次翻轉后裝配剩余的零部件

在偏航軸承及剎車鉗裝配完成后，需要從機架正面安裝剩余的風力發電機組零配件時，需再次啟動自動控制系統的翻轉程序，將機架翻轉并平穩落到支撐移動平臺上，將機架連接機構與機架的緊固螺栓松開，將支撐移動平臺帶動機架移開，可直接在支撐移動平臺上安裝剩余的零配件，不需要另外更換安裝工裝，如圖 4、5。

圖4 再次翻轉過程

圖5 安裝偏航電機

3 結語

該機架翻轉設備的翻轉過程流暢、連續，可以降低使用行車吊帶配合翻轉時的安全隱患，特別是在偏航軸承、剎車鉗安裝完成后的翻身過程中，同時可以減少原行車翻轉的人員數量，縮短翻轉時間，提高效率，智能操作降低勞動強度。同時2個支撐裝配平臺和支撐移動平臺都起到了目前裝配工裝平臺的作用，將機架的翻身工序與復雜偏航系統的裝配工序合并，完全超過原設計要求，使風力發電機組向自動化裝配邁進了一步。