風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝方式探討

關(guān)威，黃瑞，劉龍，王兆富

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

對(duì)于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)輪的組拼方式，不同的廠家根據(jù)風(fēng)機(jī)安裝的場(chǎng)地、吊具的選擇、機(jī)型等因素會(huì)選擇自己偏好的吊裝方式，吊裝方式主要如下：（1）輪轂和葉片在地面進(jìn)行組對(duì)，然后進(jìn)行整體吊裝；（2）輪轂吊裝，然后再進(jìn)行單只葉片空中組對(duì)。金風(fēng)的直驅(qū)永磁式機(jī)組一般采用第一種；GE，西門(mén)子歌美颯等雙饋式機(jī)組一般采用第二種方式，本文針對(duì)金風(fēng)4.5MW 風(fēng)機(jī)和西門(mén)子歌美颯G114-2.0MW 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝做一個(gè)對(duì)比和研究。

1 金風(fēng)4.5MW 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝

1.1 GW155-4.5 HS 機(jī)型簡(jiǎn)介

金風(fēng)4.5MW 機(jī)組代碼為GW155-4.5 V40 R02C200，該系列直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用水平軸、三葉片、上風(fēng)向、變速變槳調(diào)節(jié)、直接驅(qū)動(dòng)、外轉(zhuǎn)子永磁同步發(fā)電機(jī)、全功率變流器并網(wǎng)的整體設(shè)計(jì)方案，輪轂設(shè)計(jì)高度為95m，葉輪直徑155m。在轉(zhuǎn)輪安裝時(shí)，場(chǎng)地沒(méi)有局限的情況下，金風(fēng)科技的機(jī)組一般偏好選擇轉(zhuǎn)輪整體吊裝的方式。

1.2 機(jī)組結(jié)構(gòu)（圖1）

圖1

1.3 風(fēng)機(jī)吊裝程序

金風(fēng)4.5MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝主要包括底段塔筒T1 安裝、其他塔筒（T2、T3、T4）安裝、機(jī)艙安裝、發(fā)電機(jī)安裝、葉輪安裝及附屬設(shè)備安裝，簡(jiǎn)易流程圖如圖2 所示。

圖2

1.4 葉輪安裝

（1）輪轂準(zhǔn)備。使用輪轂吊具將輪轂吊裝至輪轂支撐支架，用8 個(gè)M30×100-8.8 連接緊固，緊固力矩為500N·m。選擇與輪轂配套的輪轂蓋進(jìn)行安裝，安裝前，在導(dǎo)流罩上面涂抹一層密封膠，連接螺栓為M10×60-8.8，緊固力矩為75N·m。

（2）葉片準(zhǔn)備。提前一周進(jìn)行葉片外觀檢查，如有損傷提前進(jìn)行修復(fù)，安裝連接螺栓之前，清理葉片法蘭螺栓孔。準(zhǔn)備M36×750-10.9 葉片連接螺栓，將“O”型密封圈套入螺栓，距離有內(nèi)六角孔螺栓柱面350mm±15mm，將螺栓手動(dòng)旋入螺栓孔（如有阻礙，需用絲錐進(jìn)行攻絲），螺栓有內(nèi)六角的一側(cè)朝向輪轂，其中變槳緩沖裝置處（5 顆螺栓）螺栓長(zhǎng)度為360±1mm，葉片鎖定擋塊處（4 顆螺栓）螺栓長(zhǎng)度為360±1mm，其余螺栓長(zhǎng)度為330±1mm，螺栓安裝完成后，在連接法蘭內(nèi)、外側(cè)各20mm 處均勻打上密封膠，密封膠寬度為5mm。

（3）輪轂通電變槳準(zhǔn)備。提前拆除輪轂上三個(gè)變槳限位緩沖板（每只葉片處一個(gè)），防止變槳時(shí)發(fā)生干涉。金風(fēng)輪轂變槳采用的是電機(jī)帶動(dòng)齒形帶設(shè)計(jì)，所以臨時(shí)變槳時(shí)，需準(zhǔn)備一臺(tái)發(fā)電機(jī)、穩(wěn)壓器和一根變槳?jiǎng)恿﹄娎|，對(duì)變槳柜供電時(shí)，嚴(yán)禁打開(kāi)變槳柜門(mén)接線(xiàn)，應(yīng)一端與發(fā)電機(jī)端子連接，一端為Hating 頭插入變槳柜電源接口，操作變槳控制柜手動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)，置“F”位置，槳葉向0°位置旋轉(zhuǎn)，置“B”位置，槳葉向-90°位置旋轉(zhuǎn)，因葉片安裝時(shí)為角度為-90°，故在葉片吊裝前需提前將輪轂上變槳軸承調(diào)整至-90°，變槳時(shí)應(yīng)緩慢，變槳軸承旋轉(zhuǎn)方向正確，操作時(shí)需一人操作，一人查看變槳位置，防止人員、工具等被齒形帶擠壓傷害，調(diào)整結(jié)束后，旋鈕恢復(fù)至“O”位置。吊裝階段，施工人員全程禁止閉合用于分段超級(jí)電容組與變槳驅(qū)動(dòng)器的備用電源開(kāi)關(guān)。

（4）葉片吊具準(zhǔn)備。按照施工圖紙進(jìn)行吊裝的組拼，主要由主梁、副梁、銷(xiāo)軸、卸扣、手拉葫蘆、吊帶等組成，為簡(jiǎn)易的機(jī)械安裝組拼，無(wú)控制柜等電氣化元件的調(diào)試。

（5）葉片吊裝與葉輪組對(duì)。環(huán)形扁帶繞過(guò)葉片加強(qiáng)的位置，分別與手拉葫蘆和貨鉤連接，環(huán)形扁帶與葉片連接處需安裝葉片前后緣護(hù)板，在葉根螺桿處及葉尖加強(qiáng)處分別安裝纜風(fēng)繩φ20mm×50m，控制葉片擺動(dòng)。當(dāng)?shù)踯?chē)起吊葉片稍微離地時(shí)，使用叉車(chē)拆除葉片支架，將剩余的連接螺栓按要求的預(yù)留長(zhǎng)度手動(dòng)旋入葉片螺紋孔，指揮吊車(chē)平穩(wěn)起吊至輪轂變槳法蘭面處，葉根靠近變槳軸承時(shí)，手動(dòng)變槳微調(diào)變槳軸承法蘭孔位置，調(diào)整葉片后緣上“0”刻度線(xiàn)和變槳軸承外圈的“0”刻度線(xiàn)對(duì)齊，若不能對(duì)齊，則保證偏差最小的螺栓孔進(jìn)行對(duì)齊（即偏差不能超過(guò)1/2 螺栓孔距離），葉片接近輪轂時(shí)，平穩(wěn)移動(dòng)，防止與導(dǎo)流罩碰撞，損壞導(dǎo)流罩，當(dāng)連接螺栓完成穿入后，安裝墊片和螺母，墊片有倒角的一側(cè)朝向螺母，螺母有字母的一側(cè)朝外，安裝螺母和墊片時(shí)，注意安裝葉片變槳緩沖擋塊，用電動(dòng)扳手按十字對(duì)角緊固所有螺栓，然后按照力矩50%和100%分兩次進(jìn)行螺栓擰緊（吊具兩側(cè)的主葉片變槳緩沖擋塊按最終力矩安裝完成，第三只葉片暫時(shí)用電動(dòng)扳手?jǐn)Q緊），螺栓緊固完成后，在螺母和墊片上畫(huà)防松標(biāo)記線(xiàn)，然后進(jìn)行葉輪的吊裝工作。每只葉片組拼的過(guò)程中，只有在完成50%力矩?cái)Q緊后才能松鉤，改為輔吊提升或用墊塊支撐葉片尾部的加強(qiáng)處。葉片組拼時(shí)，需注意輪轂的平衡性，若葉片組拼完成后，不能馬上進(jìn)行吊裝，需調(diào)整各葉片至相同的角度，讓葉片受風(fēng)面積達(dá)到最小的狀態(tài)，然后用吊車(chē)或支撐保證葉片的穩(wěn)定，防止輪轂發(fā)生側(cè)翻。

（6）葉輪吊裝。葉輪吊裝前，將三只葉片的角度都調(diào)整為-90°，安裝兩只主葉片的葉片鎖定銷(xiāo)。安裝輪轂吊具，在兩個(gè)主葉片葉尖標(biāo)識(shí)位置各安裝一個(gè)開(kāi)閉式葉尖保護(hù)套，同時(shí)各安裝2 根φ20×250m 的纜風(fēng)繩，在葉尖保護(hù)套銷(xiāo)子處各安裝1 根φ8×100m 的牽引繩，并把牽引繩放入輪轂內(nèi)，在輔吊起吊葉尖標(biāo)識(shí)處安裝后緣護(hù)具、環(huán)形圓帶和葉尖護(hù)帶，在葉片后緣護(hù)具上綁扎1 根φ20×200m 纜風(fēng)繩，防止護(hù)具不好脫落，在葉尖護(hù)帶上綁扎2 根φ20×100m 纜風(fēng)繩，保證吊裝過(guò)程中溜尾葉片護(hù)帶始終保持指定位置，吊裝過(guò)程中，需注意吊車(chē)的配合，防止輔吊溜尾葉片觸地，葉輪與發(fā)電機(jī)貼合后，先安裝葉輪吊裝輔助螺栓，再安裝輪轂連接螺栓，所有螺栓穿入后，用1000N·m 的電動(dòng)扳手進(jìn)行十字對(duì)角預(yù)計(jì)，然后再完成4 個(gè)方向至少32 顆螺栓50%的預(yù)緊力后，方可進(jìn)行吊具松鉤，然后進(jìn)行100%力矩?cái)Q緊，吊裝工作和連接螺栓力矩驗(yàn)收完成后，畫(huà)上防松標(biāo)記，拆除葉片鎖，將兩只主葉片的角度調(diào)整至90°，第三只葉片角度調(diào)整至40°，24h 內(nèi)松開(kāi)葉輪，機(jī)組偏航正對(duì)主風(fēng)向，防止渦機(jī)震蕩。

2 西門(mén)子歌美颯G114-2.0MW 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝

2.1 機(jī)型簡(jiǎn)介

西門(mén)子歌美颯G114-2.0MW 風(fēng)機(jī)主要是一款專(zhuān)為中、低速分區(qū)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，輪轂中心高度為93.2m，產(chǎn)品安裝于多個(gè)國(guó)家，質(zhì)量運(yùn)行可靠，該機(jī)型采用雙饋式設(shè)計(jì)，在轉(zhuǎn)輪安裝的過(guò)程中，一般采用單只葉片吊裝的方式進(jìn)行。

2.2 安裝程序

西門(mén)子歌美颯G114-2.0MW 機(jī)型安裝程序分為底段塔筒安裝、相應(yīng)控制柜安裝、其他塔筒安裝、機(jī)艙地面組拼及吊裝、輪轂吊裝及葉片吊裝、塔筒內(nèi)電氣安裝及附件安裝等。

2.3 葉輪安裝

2.3.1 輪轂吊裝

在輪轂吊裝前一周內(nèi)，需打開(kāi)輪轂上面防雨布的魔術(shù)貼進(jìn)行檢查，確認(rèn)沒(méi)有設(shè)備損壞，如發(fā)現(xiàn)破壞，在吊裝前及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。在吊裝前2 天拆開(kāi)防雨布，對(duì)輪轂再次進(jìn)行外觀檢查（尤其注意天窗、天窗卡扣、密封條等）、螺栓孔清洗、輪轂整體衛(wèi)生清掃、預(yù)安裝輪轂罩、導(dǎo)電棒、油嘴（導(dǎo)電棒及油嘴均為銅制品，注意防盜）等附件。因?yàn)楦杳里SG114-2.0MW 變槳采用的液壓缸進(jìn)行操作，活塞桿處于裸露狀態(tài)，為防止在施工過(guò)程中將其損壞，在吊裝前需包裹至少10mm 厚的軟質(zhì)材料，安裝吊具時(shí)，按照施工指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行各部位螺栓力矩?cái)Q緊，同時(shí)注意觀察起吊孔處的天窗，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，在輪轂吊裝過(guò)程中，吊具很容易碰到輪轂罩將天窗損壞，所以在吊車(chē)起升過(guò)程中需緩慢進(jìn)行，起吊前在輪轂內(nèi)支架上綁2 根φ20×250m 纜風(fēng)繩，檢查輪轂與機(jī)艙把合法蘭面的角度，法蘭面前傾角度為6°。輪轂靠近機(jī)艙時(shí)，利用機(jī)艙上安裝的3 根定位銷(xiāo)進(jìn)行定位，進(jìn)入定位銷(xiāo)后，先穿入上部?jī)筛ㄎ讳N(xiāo)附近的螺栓，再穿入下部定位銷(xiāo)附件螺栓，待全部螺栓安裝完成，用電動(dòng)扳手（3150N·m）按照穿入順序進(jìn)行螺栓緊固，螺栓緊固完成23 顆后可以進(jìn)行松鉤，100%螺栓的緊固按照施工指導(dǎo)文件進(jìn)行（三角形均布進(jìn)行擰緊）。

2.3.2 葉片吊裝

（1）葉片吊裝前準(zhǔn)備。因歌美颯G114-2.0MW 機(jī)組葉片支架處需現(xiàn)場(chǎng)貼3M 膠，為考慮吊裝工作的進(jìn)度及工作的連續(xù)性，所以需提前準(zhǔn)備放置3 只葉片的泡沫支撐，每只葉片對(duì)尾部，中間及根部進(jìn)行支撐，泡沫的高度不低于750mm，葉片法蘭上標(biāo)有TE（“0”刻度線(xiàn)）的徑向線(xiàn)與水平線(xiàn)成10°±1°角，便于后期葉片夾具的安裝。按照施工經(jīng)驗(yàn)，3 只葉片吊裝至泡沫支撐上需要3h 左右，3 只葉片現(xiàn)場(chǎng)貼3M 膠的時(shí)間為0.5 天。因歌美颯工裝支架一般需返廠，故在葉片吊裝至泡沫支撐上后，清點(diǎn)葉片工裝支架上緊固螺栓并及時(shí)進(jìn)行回收，然后移交廠家代表。

葉片吊裝前1 天，提前檢查確認(rèn)葉片自動(dòng)夾具電量是否充足、按鈕及動(dòng)作是否正常，避免出現(xiàn)問(wèn)題影響工作進(jìn)度，葉片吊裝前，按施工指導(dǎo)書(shū)上螺栓長(zhǎng)度要求進(jìn)行葉片連接螺栓的安裝、葉片法蘭螺栓涂抹密封膠、防塵環(huán)安裝（距法蘭面的距離需嚴(yán)格控制，否則，會(huì)與輪轂之間形成較大縫隙）、防塵環(huán)涂抹密封膠，然后按照指定位置進(jìn)行葉片夾具、葉片導(dǎo)向包安裝，分別在葉片夾具上靠機(jī)艙側(cè)安裝一根φ20×250m（纜風(fēng)繩另外一端緊固于機(jī)艙內(nèi)固定點(diǎn)上），葉片導(dǎo)向包上安裝兩根φ20×250m 纜風(fēng)繩，用于控制葉片在空中時(shí)的姿態(tài)，葉片被吊起后，檢查確認(rèn)葉片法蘭的垂直度，法蘭略微前傾有助于葉片和輪轂的對(duì)接。安裝輪轂盤(pán)車(chē)工具，將輪轂進(jìn)度旋轉(zhuǎn)，將軸承C（先吊裝C 葉片）旋轉(zhuǎn)至水平位置時(shí)，停止盤(pán)車(chē)，然后在軸承C 上NO10、NO22、NO66三處安裝葉片導(dǎo)向銷(xiāo)，在NO48 ～NO51 螺栓上安裝葉片鎖定裝置。

（2）葉片吊裝。在確認(rèn)主吊車(chē)和葉片夾具都正常后，開(kāi)始起升葉片，安排專(zhuān)人拉著纜風(fēng)繩控制葉片在空中的角度，在葉片靠近輪轂時(shí)，輪轂內(nèi)的高空指揮人員需仔細(xì)觀察并正確反饋相關(guān)信號(hào)，待葉片穩(wěn)定后，緩緩進(jìn)入輪轂，當(dāng)葉片螺栓靠近軸承時(shí)，看葉片上的NO1 螺栓是否和軸承上一致，如果出現(xiàn)錯(cuò)位，則需要用液壓泵驅(qū)動(dòng)軸承，讓螺栓孔相對(duì)應(yīng)，安裝螺母及墊片（注意區(qū)分正反），用1800N·m 的力矩進(jìn)行緊固，安裝至鎖定塊（2顆M12 螺栓緊固）位置時(shí)，先拆除1 個(gè)M12 的固定螺栓，安裝兩個(gè)連接螺栓的螺母和墊片，再拆除另外1 顆M12的螺栓。

至少完成64 顆螺栓的緊固后，便可拆卸吊具，檢查所有連接螺栓，確認(rèn)全部緊固后拆除相應(yīng)的工器具，安裝葉片進(jìn)入孔蓋板，旋轉(zhuǎn)軸承C，利用葉片鎖住裝置葉片，清理輪轂內(nèi)所有物件（因?yàn)檩嗇灪罄m(xù)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)），轉(zhuǎn)移至下1 只葉片吊裝。所有準(zhǔn)備工作完成后，用盤(pán)車(chē)工具旋轉(zhuǎn)輪轂，分別讓軸承B 和軸承A 處于水平位置，然后參照第一只葉片吊裝過(guò)程進(jìn)行吊裝。

（3）安裝注意事項(xiàng)。輪轂和葉片吊裝完畢后，需立刻調(diào)整導(dǎo)電棒兩端的間隙值，防止松開(kāi)轉(zhuǎn)輪后導(dǎo)電棒摩擦葉片或泄水環(huán)，導(dǎo)致設(shè)備損壞；檢查變槳活塞桿的防護(hù)情況，確保包裹到位，因?yàn)橐坏┗钊麠U損壞，維修和更換特別麻煩，將浪費(fèi)大量人力物力，若活塞桿達(dá)到以下條件之一，則需進(jìn)行更換：①長(zhǎng)度＞3mm；②寬度＞0.5mm；③深度＞0.5mm。輪轂內(nèi)所有工作完成后，再次檢測(cè)衛(wèi)生、工器具及控制柜門(mén)鎖等，確保工器具等全部拿出，控制柜門(mén)鎖關(guān)閉可靠，防止松開(kāi)轉(zhuǎn)輪后，因轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)里面的物件將設(shè)備砸傷或損壞。

3 結(jié)語(yǔ)

金風(fēng)科技和西門(mén)子歌美颯作為風(fēng)電行業(yè)的佼佼者，在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝過(guò)程中有獨(dú)到見(jiàn)解及安裝工藝，本文對(duì)其做了簡(jiǎn)要的分析和介紹，希望能幫助大家更好地了解不同機(jī)型的安裝方式，在風(fēng)機(jī)安裝過(guò)程中起到一定的幫助作用。