风电工程风电吊装技术要点分析

马赛雄

摘 要：采用合适、有效的风电工程风电吊装技术和设备，对提高风电工程风电吊装的施工质量和运行性能有积极的意义。因此，阐述了风电机组吊装的技术特点和特殊要求，说明了风电机组吊装技术的现状，简要分析了风电机组吊装技术的发展趋势，并探讨了基于风机主机的吊装技术及其优点。

关键词：风电机组；起重机；吊装技术；起重能力

中图分类号：TM614 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.150

随着我国经济的不断增长和科学技术的发展，风电等新能源已成为生产和生活中能源供应的主要方向，但传统风电工程风电吊装的设备成本较高。在新时期，如何把握吊装机舱和叶轮施工，采取更有效的风电吊装技术已成为需要施工人员解决的问题，下面对此进行讨论和分析。

1 风电机组吊装技术的特点和要求

风电设备的安装具有安装高度高（140 m以上，因各种机型设备的质量不同，塔架的高度随风力分布情况而定）、尺寸较大（直径90 m以上）、质量大（单体质量>70 t）、作业环境特殊（长期处于大风、复杂地形中）等特点，因此，需要特殊的安装作业方案和设备，以满足其特殊要求。

除以上由风机单机本身特性决定的安装施工特点外，由于风电场通常有几十台甚至上百台机组，整个风电场的安装要在较大的范围内移动施工，所以，对风电安装施工提出了方便、快捷、便于转场等要求。

从风电设备的安装特点和要求可看出，风电吊装设备的选用和施工技术方案的确定主要受地理环境、场内道路状况、设备参数（机舱尺寸、质量、塔架高度）等因素的影响。其施工方案和设备必须满足起重能力强、防风能力强、场地适应性好、便于转场和效率高的要求。

2 风电机组吊装技术现状

传统风电设备吊装方案采用基于地面的吊装模式，通常采用置于地面的大型汽车起重机、履带式起重机等大型起重设备完成任务。在机组功率较小、塔架高度较低的情况下，主要有以下3种吊装方案。

2.1 大型履带式起重机辅以小型汽车起重机

由于大型履带式起重机具有起重能力强、场地适应性好和效率较高等特点，特别是能带载行走，可满足风机叶轮与机舱对接安装的要求，在传统方案中它往往被当作风电设备安装的首选设备，用于机舱、塔架和叶轮等大部件的吊装作业。在场地和道路宽敞的情况下，采用该方案能充分发挥履带式起重机的优点；但如果在道路狭窄、环境较为恶劣的情况下采用该方案，从一台风机到另一台风机间需要不断拆卸和重新安装履带式起重机，这样既延长了工期，也增加了成本。同时，由于履带式起重机的抗风性能较弱（特别是侧向抗风性能很弱），在作业风场风力较大时，不得不按照规定停止作业，无法连贯完成吊装作业（一般的机型要求上段塔架与机舱应在同一天安装完成），进而影响了安装的进度和质量；在整个风电场的安装中需要频繁转场、无专用转场设备协助运输的情况下，需要靠本身的履带运行，效率低且履带磨损很快，加之大型履带式起重机本身购置、维护、转场运输的成本很高，导致安装成本提高，因此，该方案的经济性受到了严重影响。

2.2 大型汽车起重机辅以小型汽车起重机

在风电设备安装时，为了方便叶片吊装，机舱吊装时起重机的位置既要满足机舱的要求，也要满足叶轮的吊装要求，一般要求主力起重机吊臂正对机舱的法兰（连接轮毂的法兰）。这样可保证叶轮吊装就位，否则需要移动起重机的位置或偏航才能满足叶轮的吊装要求。大型汽车起重机具有起重能力强、转移迅速、机动灵活的特点，在场地平整、坚实的环境下施工时能充分发挥其性能。但在起吊时，必须将支脚落地，无法负载行驶，导致汽车起重机作为风电安装的主力起重机受到了很大的束缚，加之汽车起重机对风载的敏感性，因此，该方案被选用的概率较低。

2.3 大型轮胎式起重机辅以小型汽车起重机

由于轮胎式起重机相比于汽车起重机具有车轮间距大的特点，其稳定性和对路面的适应性有了较大幅度的提高，在一定程度上克服了汽车起重机的不足。同时，其具有的转移迅速、机动灵活的特点又弥补了履带式起重机转场灵活性较差的不足。因此，在施工现场道路较窄的情况下，使用轮胎式起重机成为了优选方案。考虑到轮胎式起重机本身具有的特性，我国在安装主流1.5 MW机组风机时，多次选用了5 000 kN以上的大型轮胎式起重机作主力、500 kN左右汽车起重机作辅助的施工方案。

虽然轮胎式起重机兼顾了履带式起重机和汽车起重机的一些特征，但支脚必须落地才能负载，无法带载行驶，在风电安装环境恶劣、安装高度较高、叶轮安装方位要求特殊等情况具有明显的局限性。同时，轮胎式起重机与履带式起重机、汽车起重机类似的高大臂架均对风载较为敏感，这也是影响轮胎式起重机作为风电安装主力起重机的重要因素。

3 风电机组吊装技术的发展趋势

目前，风电工程吊装技术及其装备主要朝着2个方向发展：①研发起重能力更强的地面起重设备，以满足风机安装中不断提高的吊装需求；②研发吊装风机主机的专用设备。

上述方向中，前者的设备投入巨大；后者可充分利用风电机组自身的特点，以较小的投入和体现较高的适用性。

4 基于风机主机的吊装技术

新型吊装技术采用基于风机主机的吊装方案，充分利用风电机组主机和塔筒的结构特点，并通过新型专用设备实现。新型吊装方案采用的专用设备主要由起升机构（含吊具）、自升机构、门架结构、底架结构、变幅机构、导向机构、抱紧装置、引进装置、防护装置、液压系统、电气和电控等机构组成，如图1所示。其中，自升机构用于专用设备的升降，起升机构用于吊运发电机等风电机组主要零部件的安装、拆卸等垂直作业，变幅机构可满足吊装零部件安装位置的水平调整要求。

新型吊装技术的基本原理为：通过专用设备自身的自升降机构带动设备沿风机塔筒升至风机主机下方的预定高度，通过连接装置将专用设备与风机主机、塔筒固定，依靠可变幅的门架覆盖作业范围，通过起升机构装卸风机大部件，并通过自升降机构实现设备本体的拆卸和降落。

5 技术优点

基于风机主机的吊装技术和专用设备克服了传统的基于地面的吊装方案的缺点和弊端，具有以下6个技术优点：①新型方案采用无塔身结构，利用风机主机自身的高度将专用设备连接在机组主机上；与其他地面起重机相比，不受起重机起升高度的制约。②新型方案采用门架式臂架、油缸变幅，可覆盖风电机组吊装维护范围内所有的零部件吊装、维护作业。③通过自身具有的装置，可自行完成设备本体的起升、下降和拆装工作。④采用模块化设计，结构简单、拆装方便、便于运输、转场适应性强。⑤受安装风机周边地形（坡面或软地面）的影响小，减少了对环境的依赖和破坏。⑥设备价格低，约为同功能大型起重设备的1/10甚至更低。

6 结束语

综上所述，以风机主机为基础的风电吊装技术有效解决了传统技术中以地面为基础的吊装模式对地形要求高、施工时间长、成本高和安全性低等问题，为风电工程的建设和运维提供了更科学、合理的施工方案和新型设备，明显降低了风电工程的成本，提供了经济、安全的解决方案，值得推广应用。

参考文献

[1]杨校生.风力发电技术与风电场工程[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2]胡宏彬，任永峰.新能源应用技术丛书：风电场工程[M].北京：机械工业出版社，2014.

〔编辑：张思楠〕

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