風電工程風電吊裝技術要點分析

馬賽雄

摘 要：采用合適、有效的風電工程風電吊裝技術和設備，對提高風電工程風電吊裝的施工質量和運行性能有積極的意義。因此，闡述了風電機組吊裝的技術特點和特殊要求，說明了風電機組吊裝技術的現狀，簡要分析了風電機組吊裝技術的發展趨勢，并探討了基于風機主機的吊裝技術及其優點。

關鍵詞：風電機組；起重機；吊裝技術；起重能力

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.150

隨著我國經濟的不斷增長和科學技術的發展，風電等新能源已成為生產和生活中能源供應的主要方向，但傳統風電工程風電吊裝的設備成本較高。在新時期，如何把握吊裝機艙和葉輪施工，采取更有效的風電吊裝技術已成為需要施工人員解決的問題，下面對此進行討論和分析。

1 風電機組吊裝技術的特點和要求

風電設備的安裝具有安裝高度高（140 m以上，因各種機型設備的質量不同，塔架的高度隨風力分布情況而定）、尺寸較大（直徑90 m以上）、質量大（單體質量>70 t）、作業環境特殊（長期處于大風、復雜地形中）等特點，因此，需要特殊的安裝作業方案和設備，以滿足其特殊要求。

除以上由風機單機本身特性決定的安裝施工特點外，由于風電場通常有幾十臺甚至上百臺機組，整個風電場的安裝要在較大的范圍內移動施工，所以，對風電安裝施工提出了方便、快捷、便于轉場等要求。

從風電設備的安裝特點和要求可看出，風電吊裝設備的選用和施工技術方案的確定主要受地理環境、場內道路狀況、設備參數（機艙尺寸、質量、塔架高度）等因素的影響。其施工方案和設備必須滿足起重能力強、防風能力強、場地適應性好、便于轉場和效率高的要求。

2 風電機組吊裝技術現狀

傳統風電設備吊裝方案采用基于地面的吊裝模式，通常采用置于地面的大型汽車起重機、履帶式起重機等大型起重設備完成任務。在機組功率較小、塔架高度較低的情況下，主要有以下3種吊裝方案。

2.1 大型履帶式起重機輔以小型汽車起重機

由于大型履帶式起重機具有起重能力強、場地適應性好和效率較高等特點，特別是能帶載行走，可滿足風機葉輪與機艙對接安裝的要求，在傳統方案中它往往被當作風電設備安裝的首選設備，用于機艙、塔架和葉輪等大部件的吊裝作業。在場地和道路寬敞的情況下，采用該方案能充分發揮履帶式起重機的優點；但如果在道路狹窄、環境較為惡劣的情況下采用該方案，從一臺風機到另一臺風機間需要不斷拆卸和重新安裝履帶式起重機，這樣既延長了工期，也增加了成本。同時，由于履帶式起重機的抗風性能較弱（特別是側向抗風性能很弱），在作業風場風力較大時，不得不按照規定停止作業，無法連貫完成吊裝作業（一般的機型要求上段塔架與機艙應在同一天安裝完成），進而影響了安裝的進度和質量；在整個風電場的安裝中需要頻繁轉場、無專用轉場設備協助運輸的情況下，需要靠本身的履帶運行，效率低且履帶磨損很快，加之大型履帶式起重機本身購置、維護、轉場運輸的成本很高，導致安裝成本提高，因此，該方案的經濟性受到了嚴重影響。

2.2 大型汽車起重機輔以小型汽車起重機

在風電設備安裝時，為了方便葉片吊裝，機艙吊裝時起重機的位置既要滿足機艙的要求，也要滿足葉輪的吊裝要求，一般要求主力起重機吊臂正對機艙的法蘭（連接輪轂的法蘭）。這樣可保證葉輪吊裝就位，否則需要移動起重機的位置或偏航才能滿足葉輪的吊裝要求。大型汽車起重機具有起重能力強、轉移迅速、機動靈活的特點，在場地平整、堅實的環境下施工時能充分發揮其性能。但在起吊時，必須將支腳落地，無法負載行駛，導致汽車起重機作為風電安裝的主力起重機受到了很大的束縛，加之汽車起重機對風載的敏感性，因此，該方案被選用的概率較低。

2.3 大型輪胎式起重機輔以小型汽車起重機

由于輪胎式起重機相比于汽車起重機具有車輪間距大的特點，其穩定性和對路面的適應性有了較大幅度的提高，在一定程度上克服了汽車起重機的不足。同時，其具有的轉移迅速、機動靈活的特點又彌補了履帶式起重機轉場靈活性較差的不足。因此，在施工現場道路較窄的情況下，使用輪胎式起重機成為了優選方案。考慮到輪胎式起重機本身具有的特性，我國在安裝主流1.5 MW機組風機時，多次選用了5 000 kN以上的大型輪胎式起重機作主力、500 kN左右汽車起重機作輔助的施工方案。

雖然輪胎式起重機兼顧了履帶式起重機和汽車起重機的一些特征，但支腳必須落地才能負載，無法帶載行駛，在風電安裝環境惡劣、安裝高度較高、葉輪安裝方位要求特殊等情況具有明顯的局限性。同時，輪胎式起重機與履帶式起重機、汽車起重機類似的高大臂架均對風載較為敏感，這也是影響輪胎式起重機作為風電安裝主力起重機的重要因素。

3 風電機組吊裝技術的發展趨勢

目前，風電工程吊裝技術及其裝備主要朝著2個方向發展：①研發起重能力更強的地面起重設備，以滿足風機安裝中不斷提高的吊裝需求；②研發吊裝風機主機的專用設備。

上述方向中，前者的設備投入巨大；后者可充分利用風電機組自身的特點，以較小的投入和體現較高的適用性。

4 基于風機主機的吊裝技術

新型吊裝技術采用基于風機主機的吊裝方案，充分利用風電機組主機和塔筒的結構特點，并通過新型專用設備實現。新型吊裝方案采用的專用設備主要由起升機構（含吊具）、自升機構、門架結構、底架結構、變幅機構、導向機構、抱緊裝置、引進裝置、防護裝置、液壓系統、電氣和電控等機構組成，如圖1所示。其中，自升機構用于專用設備的升降，起升機構用于吊運發電機等風電機組主要零部件的安裝、拆卸等垂直作業，變幅機構可滿足吊裝零部件安裝位置的水平調整要求。

新型吊裝技術的基本原理為：通過專用設備自身的自升降機構帶動設備沿風機塔筒升至風機主機下方的預定高度，通過連接裝置將專用設備與風機主機、塔筒固定，依靠可變幅的門架覆蓋作業范圍，通過起升機構裝卸風機大部件，并通過自升降機構實現設備本體的拆卸和降落。

5 技術優點

基于風機主機的吊裝技術和專用設備克服了傳統的基于地面的吊裝方案的缺點和弊端，具有以下6個技術優點：①新型方案采用無塔身結構，利用風機主機自身的高度將專用設備連接在機組主機上；與其他地面起重機相比，不受起重機起升高度的制約。②新型方案采用門架式臂架、油缸變幅，可覆蓋風電機組吊裝維護范圍內所有的零部件吊裝、維護作業。③通過自身具有的裝置，可自行完成設備本體的起升、下降和拆裝工作。④采用模塊化設計，結構簡單、拆裝方便、便于運輸、轉場適應性強。⑤受安裝風機周邊地形（坡面或軟地面）的影響小，減少了對環境的依賴和破壞。⑥設備價格低，約為同功能大型起重設備的1/10甚至更低。

6 結束語

綜上所述，以風機主機為基礎的風電吊裝技術有效解決了傳統技術中以地面為基礎的吊裝模式對地形要求高、施工時間長、成本高和安全性低等問題，為風電工程的建設和運維提供了更科學、合理的施工方案和新型設備，明顯降低了風電工程的成本，提供了經濟、安全的解決方案，值得推廣應用。

參考文獻

[1]楊校生.風力發電技術與風電場工程[M].北京：化學工業出版社，2012.

[2]胡宏彬，任永峰.新能源應用技術叢書：風電場工程[M].北京：機械工業出版社，2014.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： The use of suitable and effective wind power engineering wind power lifting technology and equipment， to improve the wind power engineering construction quality and operation performance of wind power has positive significance. Therefore， this paper expounds the technical characteristics and special requirements of wind turbine lifting， illustrates the status of wind turbine lifting technology， a brief analysis of the wind turbine lifting technology development trend， and discussed based on wind machine hoisting technology and its advantages.

Key words： wind turbine； crane； hoisting technology； lifting capacity