風電工程吊裝技術要點分析

杜 全 林

(山西省工業設備安裝集團有限公司,山西 太原 030032)

隨經濟的發展及科學技術的進步，風力作為一種清潔能源在電力行業的應用越來越廣泛，且能量轉化率越來越高，對我國清潔能源的開發與環境保護起到了積極作用?；陲L力發電，其設備的安全屬于重點，也是難點，吊裝高度大，體積大，存在較多的吊裝難點及重點。為節約成本及提高風力發電的能量轉化率，實際過程中應對風電吊裝過程中的難點及重點進行分析與解決，以減少吊裝作業安全隱患及提高吊裝作業效率。

1 風電工程風電機組結構及其吊裝作業特點分析

1.1 風電工程風電機組結構分析

風電工程吊裝作業主要是將風電機組通過吊裝而實現安裝的過程，故認識風電機組的構成對實施吊裝作業及規范作業流程具有重要價值。一般來講，對于直驅式風電機組主要包括塔筒、機艙、發電機、葉輪等組成，其發電機屬于主要部件，也是吊裝過程中的重要部件，其除了作為能量轉化部件，實現風能向電能的轉化外，還屬于承重部件。葉片屬于機組吸收風能的部件，采用特殊材料構成，目前主要有兩葉式與三葉式，其主要作用在于利用風能推動葉片轉動而發電。塔筒的作用不可小視，其將風電發電機組居高至頂部，故，塔筒高度較高，施工屬于難點及重點，實際過程應考慮各因素，以保證施工安全。塔筒屬于風電機組的主要承載部件，主要作用在于承受葉輪、機艙、塔架上的力及葉輪引起的振動載荷，以減少葉輪轉動等對機組造成的不穩影響。

1.2 風電工程風電機組吊裝作業特點分析

風電工程屬于民生工程，也屬于環保工程，旨在實現清潔能源的利用減少傳統火力發電而帶來的環境污染問題。但具體來講，風電工程實施具有其特殊性，如較多的風電設備機組安裝高度較高，如大多機組常在140 m以上的高空實施吊裝及安裝作業。同時，項目施工所處的地理氣候環境較為特殊，如一般風電項目常安裝在風力較大且大風天氣較為頻繁的地區，施工前必須充分了解氣候條件及制定有效的吊裝方案，以便保證項目施工及安全。再者，風電項目常屬于規?；┕ぃ４嬖诎倥_以上的機組進行安裝，故為提高施工效率及安全，移動施工應作為考慮的重點與思路。此外，風電工程設備較大，部分道路可能無法運輸大規模的風電設備，故運輸道路及安裝場地的選擇也是主要考慮因素，實際施工方案制定及作業過程實施中應結合上述條件綜合考慮，以制定合理的吊裝方案及實施。

2 風電工程風電機組吊裝作業及控制分析

2.1 吊裝機械的選擇及評估

風機吊裝作業以起重作業為主，專業性強，風險大，如就位高度一般處于70 m以上，且對于大型風機，就位高度可能超過100 m，設備一旦出現事故，則必然造成嚴重事故，機械損傷及人員傷亡不可避免，設備選擇應謹慎。做好吊裝負荷的評估與計算是必要基礎。考慮各因素并至少增加0.25的安全系數，以防止由于異常情況出現而導致的過載發生，從而引發事故。除以上所述的主要吊裝設備外，應結合實際情況做好輔助吊裝設備的選擇，負荷載重要求的汽車吊、履帶吊是主要選擇，對保證吊裝安全可起到積極作用。吊裝機械的選擇屬于篩選過程，現場實地踏勘，詳細了解機位場地及道路坡度、寬度，并了解風電機組機艙或發電機重量、尺寸及就位高度，確保起重機械負荷、鉤下高度滿足吊物就位要求等因素應充分考慮，并根據機械費用和使用時間等確定吊機。

2.2 風電機組吊裝作業流程及技術要點說明

2.2.1主要吊裝作業流程及其說明

一般來講，不同類型的風電機組，所吊裝的設備存在一定差異，如對于雙饋異步風電機組主要指塔筒、機艙、葉輪三大部件的吊裝；而對于直驅同步風電機組主要指塔筒、機艙、發電機、葉輪四大部件的吊裝。吊裝過程既要考慮葉輪吊裝的可操作性，也要考慮機艙或發電機吊裝時主吊機械站位，同時也要滿足葉輪的吊裝要求。一般情況下，主吊機械起重臂正對機艙或發電機與輪轂間連接法蘭，可有利于后續葉輪吊裝，且不需要移動主吊機械或利用偏航來調整機艙方向。根據風電機組吊裝作業特點，其主要吊裝作業流程如下所示：

吊裝準備→支架→電抗器、電控柜→塔架Ⅰ段→塔架Ⅱ段→塔架Ⅲ段→機艙→發電機→葉輪→吊裝結束。

2.2.2塔筒吊裝及要點分析

塔筒卸車應盡量靠近吊裝場地邊緣，且按照Ⅲ段、Ⅱ段、Ⅰ段的順序依次卸車，吊裝時按照Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段順序進行吊裝。卸車時應減少塔筒表面污染，如采用沙袋、支架等進行保護，以避免塔筒兩端出現變形，圖1為塔筒吊裝卸車作業現場圖。塔筒采用雙機抬吊遞送法吊裝，即吊裝塔筒需主輔兩臺吊車配合起吊，主吊機械吊裝塔筒小直徑端，副吊機械吊裝塔筒大直徑端，雙機將塔筒吊離地面后，塔筒底部用輔助吊車調整塔筒底端和地面的距離避免使塔筒底部與地面接觸變形，在空中轉90°將塔筒豎直。最后平移、起吊塔筒進行對接就位。塔筒吊裝作業后應穿上高強螺栓，用專用電動扳手對塔筒與基礎環之間的高強螺栓進行預緊，后完成最終緊固，確保其穩定性，圖2為塔筒吊裝就位示意圖。

2.2.3機艙組件吊裝作業及要點分析

吊裝作業過程應結合風電機型機艙吊點布置情況，選擇配套專用吊具，并掛好專用吊具。同時，為便于作業人員在地面控制機艙的起升方位，并避免機艙在起升過程中旋轉、磕碰主吊機械或塔筒。導向風繩長度一般一個小于機艙高度的2倍。此外，清除螺孔內殘留的一些塵土泥沙、鐵銹及殘渣等雜物，圖3為機艙組裝及吊裝示意圖。

2.2.4發電機組及葉輪吊裝作業及要點分析

發電機組吊裝作業屬于控制的重點，應綜合考慮。首先，在主吊機械的配合下，組裝發電機專用吊具，并把整合好的吊具吊到發電機上方，準備好高強螺栓及工器具。其次，在發電機兩側吊耳綁兩根導向風繩并做好法蘭面的清理；再者，調整手拉葫蘆使軸與水平線成3°上仰的夾角；準備工作完成后可實施吊裝作業，完成發電機與機艙的對接與緊固。此外，主吊機械摘鉤時，相關作業人員必須系好安全帶，固定牢固后方可操作。葉輪吊裝是風電吊裝關鍵工序，吊裝前應根據葉片的重心標識來找準吊點位置，見圖4。

3 結語

風力發電的應用對提高能源利用率及減少環境污染具有重要的價值及意義。近幾年，風力發電廣泛建設，對電力能源利用提供了必要基礎。但風電項目實施屬于特殊工程，施工過程涉及較多的吊裝與高空作業，一旦出現施工故障，必然造成重大施工安全及傷亡事故，影響項目施工及建設。本文就風電工程項目施工為例，對其吊裝作業過程的特點及控制要點進行了分析與說明，以便為后期該類項目的實施及控制施工質量及安全提供參考與借鑒。