風機轉輪安裝方式探討

關威，黃瑞，劉龍，王兆富

（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

對于風機轉輪的組拼方式，不同的廠家根據風機安裝的場地、吊具的選擇、機型等因素會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行組對，然后進行整體吊裝；（2）輪轂吊裝，然后再進行單只葉片空中組對。金風的直驅永磁式機組一般采用第一種；GE，西門子歌美颯等雙饋式機組一般采用第二種方式，本文針對金風4.5MW 風機和西門子歌美颯G114-2.0MW 風機轉輪安裝做一個對比和研究。

1 金風4.5MW 風機轉輪安裝

1.1 GW155-4.5 HS 機型簡介

金風4.5MW 機組代碼為GW155-4.5 V40 R02C200，該系列直驅永磁風力發電機組采用水平軸、三葉片、上風向、變速變槳調節、直接驅動、外轉子永磁同步發電機、全功率變流器并網的整體設計方案，輪轂設計高度為95m，葉輪直徑155m。在轉輪安裝時，場地沒有局限的情況下，金風科技的機組一般偏好選擇轉輪整體吊裝的方式。

1.2 機組結構（圖1）

圖1

1.3 風機吊裝程序

金風4.5MW 風力發電機組的安裝主要包括底段塔筒T1 安裝、其他塔筒（T2、T3、T4）安裝、機艙安裝、發電機安裝、葉輪安裝及附屬設備安裝，簡易流程圖如圖2 所示。

圖2

1.4 葉輪安裝

（1）輪轂準備。使用輪轂吊具將輪轂吊裝至輪轂支撐支架，用8 個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行安裝，安裝前，在導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）葉片準備。提前一周進行葉片外觀檢查，如有損傷提前進行修復，安裝連接螺栓之前，清理葉片法蘭螺栓孔。準備M36×750-10.9 葉片連接螺栓，將“O”型密封圈套入螺栓，距離有內六角孔螺栓柱面350mm±15mm，將螺栓手動旋入螺栓孔（如有阻礙，需用絲錐進行攻絲），螺栓有內六角的一側朝向輪轂，其中變槳緩沖裝置處（5 顆螺栓）螺栓長度為360±1mm，葉片鎖定擋塊處（4 顆螺栓）螺栓長度為360±1mm，其余螺栓長度為330±1mm，螺栓安裝完成后，在連接法蘭內、外側各20mm 處均勻打上密封膠，密封膠寬度為5mm。

（3）輪轂通電變槳準備。提前拆除輪轂上三個變槳限位緩沖板（每只葉片處一個），防止變槳時發生干涉。金風輪轂變槳采用的是電機帶動齒形帶設計，所以臨時變槳時，需準備一臺發電機、穩壓器和一根變槳動力電纜，對變槳柜供電時，嚴禁打開變槳柜門接線，應一端與發電機端子連接，一端為Hating 頭插入變槳柜電源接口，操作變槳控制柜手動按鈕開關，置“F”位置，槳葉向0°位置旋轉，置“B”位置，槳葉向-90°位置旋轉，因葉片安裝時為角度為-90°，故在葉片吊裝前需提前將輪轂上變槳軸承調整至-90°，變槳時應緩慢，變槳軸承旋轉方向正確，操作時需一人操作，一人查看變槳位置，防止人員、工具等被齒形帶擠壓傷害，調整結束后，旋鈕恢復至“O”位置。吊裝階段，施工人員全程禁止閉合用于分段超級電容組與變槳驅動器的備用電源開關。

（4）葉片吊具準備。按照施工圖紙進行吊裝的組拼，主要由主梁、副梁、銷軸、卸扣、手拉葫蘆、吊帶等組成，為簡易的機械安裝組拼，無控制柜等電氣化元件的調試。

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

（6）葉輪吊裝。葉輪吊裝前，將三只葉片的角度都調整為-90°，安裝兩只主葉片的葉片鎖定銷。安裝輪轂吊具，在兩個主葉片葉尖標識位置各安裝一個開閉式葉尖保護套，同時各安裝2 根φ20×250m 的纜風繩，在葉尖保護套銷子處各安裝1 根φ8×100m 的牽引繩，并把牽引繩放入輪轂內，在輔吊起吊葉尖標識處安裝后緣護具、環形圓帶和葉尖護帶，在葉片后緣護具上綁扎1 根φ20×200m 纜風繩，防止護具不好脫落，在葉尖護帶上綁扎2 根φ20×100m 纜風繩，保證吊裝過程中溜尾葉片護帶始終保持指定位置，吊裝過程中，需注意吊車的配合，防止輔吊溜尾葉片觸地，葉輪與發電機貼合后，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 的電動扳手進行十字對角預計，然后再完成4 個方向至少32 顆螺栓50%的預緊力后，方可進行吊具松鉤，然后進行100%力矩擰緊，吊裝工作和連接螺栓力矩驗收完成后，畫上防松標記，拆除葉片鎖，將兩只主葉片的角度調整至90°，第三只葉片角度調整至40°，24h 內松開葉輪，機組偏航正對主風向，防止渦機震蕩。

2 西門子歌美颯G114-2.0MW 風機轉輪安裝

2.1 機型簡介

西門子歌美颯G114-2.0MW 風機主要是一款專為中、低速分區設計的產品，輪轂中心高度為93.2m，產品安裝于多個國家，質量運行可靠，該機型采用雙饋式設計，在轉輪安裝的過程中，一般采用單只葉片吊裝的方式進行。

2.2 安裝程序

西門子歌美颯G114-2.0MW 機型安裝程序分為底段塔筒安裝、相應控制柜安裝、其他塔筒安裝、機艙地面組拼及吊裝、輪轂吊裝及葉片吊裝、塔筒內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，需打開輪轂上面防雨布的魔術貼進行檢查，確認沒有設備損壞，如發現破壞，在吊裝前及時進行修復。在吊裝前2 天拆開防雨布，對輪轂再次進行外觀檢查（尤其注意天窗、天窗卡扣、密封條等）、螺栓孔清洗、輪轂整體衛生清掃、預安裝輪轂罩、導電棒、油嘴（導電棒及油嘴均為銅制品，注意防盜）等附件。因為歌美颯G114-2.0MW 變槳采用的液壓缸進行操作，活塞桿處于裸露狀態，為防止在施工過程中將其損壞，在吊裝前需包裹至少10mm 厚的軟質材料，安裝吊具時，按照施工指導書進行各部位螺栓力矩擰緊，同時注意觀察起吊孔處的天窗，根據施工經驗，在輪轂吊裝過程中，吊具很容易碰到輪轂罩將天窗損壞，所以在吊車起升過程中需緩慢進行，起吊前在輪轂內支架上綁2 根φ20×250m 纜風繩，檢查輪轂與機艙把合法蘭面的角度，法蘭面前傾角度為6°。輪轂靠近機艙時，利用機艙上安裝的3 根定位銷進行定位，進入定位銷后，先穿入上部兩根定位銷附近的螺栓，再穿入下部定位銷附件螺栓，待全部螺栓安裝完成，用電動扳手（3150N·m）按照穿入順序進行螺栓緊固，螺栓緊固完成23 顆后可以進行松鉤，100%螺栓的緊固按照施工指導文件進行（三角形均布進行擰緊）。

2.3.2 葉片吊裝

（1）葉片吊裝前準備。因歌美颯G114-2.0MW 機組葉片支架處需現場貼3M 膠，為考慮吊裝工作的進度及工作的連續性，所以需提前準備放置3 只葉片的泡沫支撐，每只葉片對尾部，中間及根部進行支撐，泡沫的高度不低于750mm，葉片法蘭上標有TE（“0”刻度線）的徑向線與水平線成10°±1°角，便于后期葉片夾具的安裝。按照施工經驗，3 只葉片吊裝至泡沫支撐上需要3h 左右，3 只葉片現場貼3M 膠的時間為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，清點葉片工裝支架上緊固螺栓并及時進行回收，然后移交廠家代表。

葉片吊裝前1 天，提前檢查確認葉片自動夾具電量是否充足、按鈕及動作是否正常，避免出現問題影響工作進度，葉片吊裝前，按施工指導書上螺栓長度要求進行葉片連接螺栓的安裝、葉片法蘭螺栓涂抹密封膠、防塵環安裝（距法蘭面的距離需嚴格控制，否則，會與輪轂之間形成較大縫隙）、防塵環涂抹密封膠，然后按照指定位置進行葉片夾具、葉片導向包安裝，分別在葉片夾具上靠機艙側安裝一根φ20×250m（纜風繩另外一端緊固于機艙內固定點上），葉片導向包上安裝兩根φ20×250m 纜風繩，用于控制葉片在空中時的姿態，葉片被吊起后，檢查確認葉片法蘭的垂直度，法蘭略微前傾有助于葉片和輪轂的對接。安裝輪轂盤車工具，將輪轂進度旋轉，將軸承C（先吊裝C 葉片）旋轉至水平位置時，停止盤車，然后在軸承C 上NO10、NO22、NO66三處安裝葉片導向銷，在NO48 ～NO51 螺栓上安裝葉片鎖定裝置。

（2）葉片吊裝。在確認主吊車和葉片夾具都正常后，開始起升葉片，安排專人拉著纜風繩控制葉片在空中的角度，在葉片靠近輪轂時，輪轂內的高空指揮人員需仔細觀察并正確反饋相關信號，待葉片穩定后，緩緩進入輪轂，當葉片螺栓靠近軸承時，看葉片上的NO1 螺栓是否和軸承上一致，如果出現錯位，則需要用液壓泵驅動軸承，讓螺栓孔相對應，安裝螺母及墊片（注意區分正反），用1800N·m 的力矩進行緊固，安裝至鎖定塊（2顆M12 螺栓緊固）位置時，先拆除1 個M12 的固定螺栓，安裝兩個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，確認全部緊固后拆除相應的工器具，安裝葉片進入孔蓋板，旋轉軸承C，利用葉片鎖住裝置葉片，清理輪轂內所有物件（因為輪轂后續會轉動），轉移至下1 只葉片吊裝。所有準備工作完成后，用盤車工具旋轉輪轂，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程進行吊裝。

（3）安裝注意事項。輪轂和葉片吊裝完畢后，需立刻調整導電棒兩端的間隙值，防止松開轉輪后導電棒摩擦葉片或泄水環，導致設備損壞；檢查變槳活塞桿的防護情況，確保包裹到位，因為一旦活塞桿損壞，維修和更換特別麻煩，將浪費大量人力物力，若活塞桿達到以下條件之一，則需進行更換：①長度＞3mm；②寬度＞0.5mm；③深度＞0.5mm。輪轂內所有工作完成后，再次檢測衛生、工器具及控制柜門鎖等，確保工器具等全部拿出，控制柜門鎖關閉可靠，防止松開轉輪后，因轉輪轉動里面的物件將設備砸傷或損壞。

3 結語

金風科技和西門子歌美颯作為風電行業的佼佼者，在風機轉輪安裝過程中有獨到見解及安裝工藝，本文對其做了簡要的分析和介紹，希望能幫助大家更好地了解不同機型的安裝方式，在風機安裝過程中起到一定的幫助作用。