淺談風電吊具

夏峰

摘 要：風電行業裝配常有結構件需要吊裝，常用吊具有吊板和吊粱[1]，常用吊板分為一字板、T型板和c型板，常用吊梁分為一字梁、T字梁、工字梁和組合梁。除了常用吊具還有為部件專門設計的專用吊具，吊具在風機裝配和風場吊裝過程中起著舉足輕重的作用。各種吊具在選型和設計方面都有著便利的要素和遵循的規則。

關鍵詞：風電;吊具;裝配;吊梁;吊板

前言

冠以綠色能源的風電產業利用風能轉化為電能，將風資源清潔環保的輸送到千家萬戶。風機產品前期在北方高風速地區安裝較多，隨著大功率低風速風機的研制成功，風機產品已在全國遍地開花。低風速風機像個放大的電風扇[2]，通常有3片扇葉，每片扇葉有50米80米長，扇葉連在輪轂上，扇葉被風吹動帶動輪轂的轉動，輪轂連接在傳動鏈上（主軸、增速機）。傳動鏈是主機的主要組成部分，主機外面有個白色的機罩，保護主機安全運行。主機底座下面是圓錐形的塔筒。塔筒一般有70米到100米，與地面基礎環安裝。風能通過葉片的轉動源源不斷的傳遞到發電機里，風機就像反向運作的電風扇，把風能轉為電能。

1.? 風電產品

風機地上部分從上到下主要由葉片、輪轂、主機（主軸、增速機、發電機、底架等）和塔筒等組成（直驅風機沒有增速機）。葉片主要由樹脂、纖維布等材料灌鑄凝型，主要特點是幅面大重量輕，幾十米長葉片重量10噸上下。葉片為空心結構，強度有限，吊裝的位置需要葉片內部單獨設計加強。輪轂是葉片連接的樞紐，本身約有4米高，內部安裝有葉片變槳控制系統，吊裝只有頂部的圓形孔洞方便吊裝。主軸形似喇叭，前大后小，后端軸插入增速機內孔安裝一體形成傳動鏈。 主軸、增速機和傳動鏈都需要吊裝。發電機是風機風電轉化的重要設備，大致成長方體形狀，四個角側面有吊耳。底架托載著前面的所有部件重量，形狀異型，大致長方形狀，有一定斜度，底架是主機的基石，底架吊裝主要靠四角側面的安裝孔。塔筒與底架相接，支撐著整個主機，塔筒幅面通常有3到5米直徑，呈錐形，有幾十米高，一般由4到5節塔筒節連接組合而成。每個塔簡節都有專用吊具。

2.? 風電吊具

各主要部件在廠內裝配和風場吊裝都需要吊具[3]。葉片裝配廠內吊裝可采用一字梁，風場吊裝如果是3個葉片與輪段在地面組裝風輪，可使用一字梁。 但在幾十米的高空單葉片吊裝，一字梁可能存在風大葉片被吹掉落風險，需要吊具對葉片進行裝夾緊保證高空吊運安全，同時在高空葉片對接時吊具需要動力調節葉片的某些姿態和角度，安裝完成后，吊具在高空需要動力松開葉片并能自由脫離葉片[4]（不損傷葉片），這種特殊大型專用吊具形式多樣，裝夾方式多樣，根據需要調整維度也可分1、2、3維調整機構，需要選擇性設計，每增加一個調整維度吊具復雜程度成幾何級數增加，吊具自帶動力和遠程遙控裝夾調整功能。這種吊具價格也在幾十萬到數百萬。裸輪轂大致成圓球狀，4米高，上下各有大孔側面有安裝葉片圓周均布的3個大孔，裸輪轂外圍有玻璃鋼的保護罩，整體形成輪轂總成主體結構，重量越20噸-30噸，為了吊裝不損傷到保護罩，吊具吊上面大孔內壁為宜，同時為裝夾方便提高吊裝效率，避免人工鉆入輪轂內部裝夾吊具，一般采用利用吊具自重一上一下自動張縮勾形式的吊具。此種吊具復雜程度中等使用方便，價格幾萬元。主軸呈喇叭狀，需要平吊、堅吊和翻轉，一般選擇T型吊板安裝在小頭中間和大頭側沿，配合吊裝。增速機自帶鑄造吊耳，使用標準吊帶卸扣吊裝。主軸增速機組合成傳動鏈，傳動鏈尺寸較長，如果使用吊帶卸扣直接吊裝，吊帶會呈一定角度，對傳動鏈造成擠壓，對安裝精度有影響，傳動鏈通常使用T字吊梁，使連接產品的3根吊帶呈豎直狀態分別連接到T字梁三各端頭。T字梁吊裝較大限度保證產品安裝前傳動鏈組合精度。發電機呈長方體狀，可使用吊帶卸扣直接吊裝，但仍有偏載，可以使用偏心可調的一字吊梁，吊梁配合吊帶可調整前后斜度和左右偏載。底架異型，大致呈長方狀，水平方向有一定斜度，底架需要吊運和翻轉，有的底架未設計吊耳，有的底架沒有設計方便使用吊帶的結構，此時需要四個角各配置T字吊板或L型吊板與底架已有孔連接，然后雙吊鉤配合吊裝和翻轉。整機有若干部件組合而成，其中底架上分布有4個吊點，吊鏈從吊點開始通過機艙罩外殼頂部的4個天窗連接到吊具上，如果吊鏈直接掛吊鉤，延伸高度較高，可能需要更高吊程的吊車，費用高，所以為減少吊高，使用工字型吊具，吊鏈連接到吊具的四個角，而吊具中部連接吊車的吊鉤，這樣以來工字型吊具的高強度換取延伸的高度從而大幅縮短了吊高。塔筒每節10米20米，直徑3米-5米，屬于長條型結構件，吊裝需要地面平吊、地面翻轉、高空豎直吊裝，一般采用小頭端對稱2處安裝L型吊板.大頭端安裝T型吊板，吊帶卸扣連接到3個吊板上，2臺吊車各吊一頭，可實現平吊、翻轉和高空豎直吊，吊裝一氣呵成。

3.? 結束語

風機產品的更新換代，風電吊板、吊梁和專用吊具也經過了多次改良。風機功率從1.5MW、2.0MW到3.0MW不斷增加[5]，風機各部件的重量達到了常規吊具強度的某些瓶頸，需要后續改進吊具樣式，拓寬吊具品種，設計符合新型陸上風機的風電吊具。在吊具改進的同時，風電產品也在不斷的降本節耗，向著節能環保的方向持續發展，為吊具的進步提供了動力。

參考文獻：

[1]熊克亮，張有為. 大型扁擔型吊具設計 [J].鋼結構，2012（10），Vol.27，No.164

[2]夏云峰. 低風速風電，下一個藍海 [J].風能，2017（4）：23

[3]譚逸波，譚昱，李志生，榮國城. 大型預制墩臺吊裝吊具及抗浮裝置設計[J].公路，2016，5（5）：259

[4] 羅國剛.自動脫鉤式吊具[J].機械制造，1992，12（12）：22

[5] 孟衛東，李平，司林波.我國風電設備整機制造業的現狀及對策分析[J]. 燕山大學學報，2010，6（2）：52