青海錫鐵山風(fēng)電場機(jī)組設(shè)備吊裝技術(shù)研究

裘學(xué)強(qiáng)，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(fēng)電場工程場址位于青海省海西州大柴旦行政區(qū)錫鐵山鎮(zhèn)，海拔在2960～3110m之間，場址范圍內(nèi)地形平坦，地貌類型為荒漠戈壁，工程規(guī)劃裝機(jī)容量50MW，25臺單機(jī)容量2MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括塔筒、風(fēng)機(jī)及其部件卸貨及安裝，塔筒內(nèi)電纜、光纜敷設(shè)安裝，塔筒內(nèi)部全部工作。單臺發(fā)電機(jī)重65.2噸，葉輪重61噸，最大吊高85米。

2 吊裝施工難點(diǎn)分析

（1）風(fēng)電機(jī)組設(shè)備屬于超高、超寬、超重、超大型電力設(shè)備。（2）安裝高度高，最大吊高85米。（3）采用大型起吊設(shè)備進(jìn)行安裝，安全風(fēng)險較大。（4）安裝工程工期短，對施工質(zhì)量要求高。（5）施工現(xiàn)場為平坦戈壁地帶，易發(fā)生沉降等因素，因此，對平臺設(shè)計要求嚴(yán)，檢驗(yàn)嚴(yán)；設(shè)備存放、主吊設(shè)備擺放需精確定位。

3 吊裝設(shè)備的選型

吊裝設(shè)備的選型從安全可靠、經(jīng)濟(jì)的原則出發(fā)，對吊裝設(shè)備選擇。根據(jù)錫鐵山風(fēng)電場風(fēng)機(jī)設(shè)備型號、重量、規(guī)格、平面布置、現(xiàn)場具體條件及工期要求，選擇合適吊裝設(shè)備類型，再根據(jù)風(fēng)機(jī)最重部件重量、輪轂中心標(biāo)高及吊車性能參數(shù)綜合選定主吊參數(shù)。青海錫鐵山風(fēng)電場采用金風(fēng)GW115/2000-85米風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)，將設(shè)備分為以下7個吊裝單元，分別為塔筒（4段塔筒）、機(jī)艙、發(fā)動機(jī)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(fēng)GW115/2000-85米風(fēng)機(jī)設(shè)備的重量參數(shù)表

從表1中可以看出吊裝最大重量為：發(fā)電機(jī)重量65.2噸，風(fēng)機(jī)最大起吊高度為85米。發(fā)電機(jī)為重量最大的吊裝單元，同時也是起吊高度最高的設(shè)備，主吊只要滿足發(fā)電機(jī)吊裝要求即可，故以發(fā)電機(jī)為研究對象選用吊裝設(shè)備參數(shù)。

（1）計算載荷

根據(jù)公式：Qj=K1×Q=K1×（G0+G1）

式中：Q_——計算載荷，單位：t；

G0——被吊部件實(shí)際重量，單位：t；

G1——起重設(shè)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(shù)，其數(shù)值為1.1。

分析各參數(shù)：發(fā)動機(jī)實(shí)際重量G0=65.2t，G1=5t。由于發(fā)動機(jī)在吊裝過程中是由主吊單機(jī)起重，不考慮不均勻載荷，故機(jī)艙吊裝過程中起重機(jī)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(yù)留高度；

H2——吊車滑輪組預(yù)留高度；

H3——輪轂和塔筒總高度；

H4——基礎(chǔ)高度。

將各參數(shù)代入公式得Hx=3+2+85.4+0.5=90.9m。

根據(jù)安裝現(xiàn)場不同機(jī)位多次吊裝的特點(diǎn)，重點(diǎn)考慮選用流動式起重機(jī)。經(jīng)履帶式起重機(jī)與輪胎式起重機(jī)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(yè)。它牽引系數(shù)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(jī)支承面寬大,并設(shè)置有可橫向伸展支腿裝置，可以提高作業(yè)時的穩(wěn)定性,安全性高。根據(jù)本風(fēng)場實(shí)際情況與計算所得設(shè)備最大起吊重量分析，選用撫挖QUY500型履帶吊做為風(fēng)機(jī)安裝主吊。根據(jù)起重機(jī)起重量表分析可知：根據(jù)現(xiàn)場條件，主吊車回轉(zhuǎn)中心到風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中心均在14米以內(nèi)，因而可以選擇工況表中作業(yè)半徑14米所對應(yīng)的吊車性能參數(shù)作為參考依據(jù)。

根據(jù)金風(fēng)廠家提供的風(fēng)機(jī)設(shè)備技術(shù)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(fā)電機(jī)計算載荷65.2t，故滿足最大起重量發(fā)電機(jī)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(fēng)電場風(fēng)機(jī)設(shè)備吊裝需求。

4 安裝工藝技術(shù)

4.1 基礎(chǔ)環(huán)的交接驗(yàn)收工作

（1）風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工完畢，混凝土養(yǎng)護(hù)期達(dá)到28天以上，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均合格，并且有權(quán)威的檢測機(jī)構(gòu)出具的試壓塊強(qiáng)度報告。（2）接地扁鐵與基礎(chǔ)環(huán)連接牢固，連接方法正確，接地電阻值小于4Ω，滿足設(shè)計要求。（3）基礎(chǔ)環(huán)水平度檢查：用水平儀和標(biāo)尺檢查相隔120°的三個方向上（其中之一對應(yīng)法蘭對接標(biāo)記）基礎(chǔ)法蘭面是否水平。測量點(diǎn)位于法蘭中環(huán)，每個方向最少測量兩次?；A(chǔ)環(huán)法蘭平面度合格要求在設(shè)計范圍內(nèi)。（4）檢查基礎(chǔ)環(huán)法蘭螺栓孔與塔筒底部法蘭孔大小一致、數(shù)量吻合，清理基礎(chǔ)環(huán)法蘭孔內(nèi)的異物（混泥土飛濺物等），保證高強(qiáng)度連接螺栓能順利通過。（5）基礎(chǔ)環(huán)排水孔應(yīng)無阻塞，并且基礎(chǔ)環(huán)外部混凝土應(yīng)為斜坡，防止雨水從排水孔進(jìn)入基礎(chǔ)環(huán)，引發(fā)設(shè)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(chǔ)環(huán)上方，使塔筒門方向線和基礎(chǔ)環(huán)T形線重合，基礎(chǔ)平臺缺口中心與爬梯中心重合。（5）將塔筒輕輕落在基礎(chǔ)環(huán)上，用事先已經(jīng)放在塔筒法蘭周圍的螺栓從下往上穿，裝上墊片并用手?jǐn)Q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(chǔ)環(huán)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(jìn)行緊固。對已經(jīng)緊固完成的螺栓需要做緊固標(biāo)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(jī)艙連接的法蘭不能涂抹密封劑。

4.3 機(jī)艙吊裝

（1）用500噸履帶吊緩慢將機(jī)艙吊離地面約500mm；拆除并運(yùn)走底部運(yùn)輸支架。（2）在偏航剎車盤下安裝機(jī)艙導(dǎo)正棒。（3）將機(jī)艙吊至塔筒頂部，地面工作人員可用牽引纜繩隨時調(diào)整機(jī)艙的方向；利用導(dǎo)正棒對準(zhǔn)塔筒頂部法蘭上的孔。（4）主吊緩慢下放，直到機(jī)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(jī)艙上的導(dǎo)正棒。（6）按照規(guī)定力矩呈米字形對稱分三級50%、75%、100%把緊螺栓。

4.4 發(fā)電機(jī)安裝

4.4.1 發(fā)電機(jī)翻身

利用安裝發(fā)電機(jī)吊具用于發(fā)電機(jī)翻轉(zhuǎn),在發(fā)電機(jī)兩側(cè)吊耳處用毛氈防護(hù)，撕去發(fā)電機(jī)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(xù)螺栓的正常順暢的穿入。（1）主吊將發(fā)電機(jī)吊到足夠翻身的高度，在輔吊的配合下，將發(fā)電機(jī)翻轉(zhuǎn)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(hù)。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(fā)電機(jī)翻轉(zhuǎn)成豎直。（3） 使用手拉葫蘆調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)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(fā)電機(jī)組翻身圖

4.4.2 發(fā)電機(jī)吊裝

（1）吊起發(fā)電機(jī)，將發(fā)電機(jī)定軸法蘭與機(jī)艙底座法蘭面調(diào)整對齊，指揮吊車把發(fā)電機(jī)逐漸靠近機(jī)艙。（2）利用導(dǎo)正棒對準(zhǔn)機(jī)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(fā)電機(jī)吊具,拆下發(fā)電機(jī)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(jī)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(nèi)，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(cè)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(qū)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(yīng)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(tài)，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(zhuǎn)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(yù)安裝；轉(zhuǎn)動葉片，保證轉(zhuǎn)動無卡瑟。在安裝風(fēng)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(guī)定力矩2300Nm。（6）用手動變漿裝置調(diào)整葉片狀態(tài)，吊裝風(fēng)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(jī)用于風(fēng)葉翻身。吊裝過程(風(fēng)速≥8m/s時禁止吊裝葉輪,并準(zhǔn)備好地錨、緊風(fēng)繩等防風(fēng)措施)。（2）主吊機(jī)起吊葉輪，副吊機(jī)配合同步起吊第三只葉片，直到風(fēng)輪到達(dá)垂直位置，但副吊機(jī)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(fēng)繩控制下，主吊機(jī)謹(jǐn)慎緩慢起吊，當(dāng)葉輪到主軸法蘭高度處，利用主吊機(jī)和風(fēng)繩把葉輪調(diào)整到法蘭前方。（4）起吊風(fēng)輪至機(jī)艙主軸中心高度；利用輪轂導(dǎo)正棒將輪轂法蘭孔與主軸法蘭孔對準(zhǔn)。（5）指揮吊車使輪轂法蘭面與主軸法蘭面接觸；當(dāng)風(fēng)輪穩(wěn)定后，快速地插進(jìn)事先準(zhǔn)備好的左右兩側(cè)螺栓，鎖緊主軸，轉(zhuǎn)子制動器處于剎車狀態(tài)，將風(fēng)輪固定在相應(yīng)位置；擰入所有能擰入的螺栓，并用電動扳手把緊。（6）將已經(jīng)插入螺栓按照規(guī)定力矩打到75%，拆下風(fēng)輪起吊裝置，主調(diào)車移開。松開轉(zhuǎn)子制動器，把葉片分別轉(zhuǎn)到與地面垂直的位置，取下葉片袋；安裝風(fēng)輪與機(jī)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(fēng)輪與機(jī)艙的連接螺栓；利用激光找中儀對聯(lián)軸器進(jìn)行找中，符合技術(shù)要求，如圖2所示。

圖2 葉輪整體吊裝圖

5 結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電是目前風(fēng)能利用的主要形式之一，伴隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷的進(jìn)步，我國風(fēng)電場建設(shè)逐步增多，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率也越來越大，重量也越來越重，設(shè)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(shù)已在多個風(fēng)電場實(shí)施，效果良好。

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