南方丘陵地区风力发电机组安装技术浅谈

2018-03-09，，

四川水利 2018年1期

，，

(中国水利水电第四工程局有限公司西南分局，成都，610091)

1 工程概述

湖南江华河路口风电场场址面积约14.03km2，海拔高度在470m～1500m之间，区域内地貌类型为低山丘陵，地势起伏较大，山顶植被多为低矮灌木，并且分布较密。场内主道路及进风机机位各支线道路大部分均为依山体地势盘旋修筑的原状土道路，各风机位较为分散，相距较远。风机吊装平台多处于丘陵山体顶部，吊装平台设计尺寸大小为40m×60m。风电场地区为典型的南方丘陵地区。

受风电场建设地理条件限制，并尽可能地减少对原有植被的破坏，风机吊装平台、进场道路尽可能地减少大规模开挖，造成风机到货设备卸货和布置困难、设备转场运输困难、吊装设备布置困难，另外，因机位分散造成到货设备及施工机具看护等困难，从而增加了风机安装施工难度，不利于质量控制、成本控制，严重制约着风力发电机组安装施工进度。

2 吊装前施工准备

(1)根据土建部分风机基础浇筑时间及混凝土强度时间进行交安计划，混凝土强度等级满足设计要求且各项技术指标均合格；

(2)勘查现场吊装场坪，编制施工专项方案；

(3)复测基础环平整度，其偏差符合规范及设计(最大偏差≤4mm)要求；

(4)落实设备的供需计划；

(5)上报吊装机械、吊索具，施工人员及设备等相关资料；

(6)进行安全技术交底；熟悉厂家作业指导书(三一SE11520-2.0MW风力发电机组安装手册)；

(7)配备施工工器具并做相应的检查、对施工人员进行三级安全教育；

(8)组装主吊车，进行负荷试验；

(9)监理单位专业工程师验收、签署准吊证，开始进行吊装作业。

3 风机设备运输

南方丘陵地区风电场道路因受地形及环保影响，不可能大面积进行道路修筑，如何在有限的道路条件下使56.5m长的风机叶片顺利运输至风机位，是该地区施工的一大难点。湖南河路口风电场经过多方案的现场试验及测算，总结出风机叶片二次转运可节省极大的成本。

(1)在吊装前，在风电场进场道路处找一块开阔地带，简单修复平整进行风机叶片的存放；

(2)吊装开始后，采用市场现有的举升及旋转式风机叶片运输车进行二次转运，该车在道路坡度较大及转弯半径不足的地方，通过自带液压气缸，举升旋转运输叶片，能有效地克服风机叶片运输的极大困难(风机叶片运输车示意见图1)。

图1 风机叶片运输车示意

4 风机设备卸车

塔筒、机舱和轮毂到货卸车场地一般为风机吊装平台，如何在有限的场地内合理摆放风机设备是该过程的难点。湖南河路口风电场设计平台尺寸为40m×60m，但因现场诸多因素限制，平台尺寸无法达到设计要求，风电场现场实践出摆放方案(见图2)。

图2 风机设备现场布置示意

另外，在设备卸车时要求安全风速值为5min平均风速10m/s以下，叶片卸车的安全风速值为5min平均风速8m/s。

4.1 塔筒、轮毂卸车

(1)选定目标位置地点，将拖车完全停稳在目标位置附近，塔筒、轮毂的储存机位地点必须平整，且足够宽敞，放置塔筒、轮毂的地面不得塌陷，避免损坏内部结构；

(2)所有作业人员正确穿戴个人防护用品；

(3)检查塔筒、轮毂是否完好，固定位置是否发生变化，如果完好，则开展下一步工作；如果塔筒、轮毂固定位置变化较大或者塔筒、轮毂受损，必须报告项目负责人，由负责人根据实际情况作出决定；

(4)在塔筒上法兰3点和9点位置连接两个吊装工具，在塔筒下法兰12点位置连接一个吊装工具，保证塔筒内电缆支架位于下方，将卸扣、吊装工具和钢丝绳连接好。拆除绑扎塔筒支撑架的钢丝绳，用两台汽车吊吊住连接塔筒吊座的钢丝绳，开始起吊塔筒；

(5)使用3个专用轮毂吊座，按均布位置(三个夹角均为120°)用规定规格的螺栓固定在轮毂上，并将轮毂专用吊带用卸扣和轮毂吊座连接好。用汽车吊吊钩勾住吊带，开始起吊轮毂；

(6)当塔筒、轮毂开始拖车约1m时停止起吊，静置2min～3min，确保安全可靠后继续起吊至地面选定位置，塔筒、轮毂下降即将接近地面时，运输人员开始引导定位，当塔筒、轮毂接近地面时，人切勿站在或将手脚放在其地面之间；

(7)拆除吊装工装、卸扣和钢丝绳，清理现场，将工具等回收至指定位置。

4.2 叶片卸车

4.2.1 叶片放置场地准备

参照临时存放场地实际情况，因风机叶片较长，尽可能地将叶片放置在起重机的起重半径之内，方便转运车转运，放置叶片的地面必须坚固、平坦、均匀，以避免沉陷和损坏。

4.2.2 叶片卸车

可采用两种方式起吊叶片：

(1)采用两台汽车吊的方式进行吊装，使用2条吊带绑扎叶片，绑扎时应使用叶片护板，叶根吊带绑扎在叶片根部圆柱部分，叶尖吊带距离叶片跟部约28.5m/30.2m/33.3m/35m；

(2)采用吊梁的方式进行吊装，吊梁两端吊环处左右各悬挂吊带，下端捆绑与叶片重心左右3m处，且需要使用叶片护板。叶片护板需要至少为长1m、宽50cm、厚6mm，与相应剖面吻合，护板内还需要垫橡胶等软的填充材料，避免局部的损坏或者小的裂纹。前缘应该朝下，当使用吊带时，带宽至少为300mm。起吊前需要确认起吊重心是否正确，至少要使用两个操作缆绳使叶片离开运输车辆后能控制其位置，可使用一台汽车吊进行辅助。

为防止叶片在卸车过程中发生打滑而转动，需要在吊带两侧加垫防滑泡沫块或珍珠棉。

4.3 机舱卸车

4.3.1 准备工作。

(1)选定目标放置地点，将拖车完全平稳停放在目标位置附近，机舱的储存场地必须平整，且足够宽敞，放置机舱的地面不得塌陷，避免损坏轮毂内部结构；

(2)所有作业人员正确穿戴个人防护用品；

(3)检查机舱是否完好，固定位置是否发生变化，如果完好，则开展下一步工作。如果机舱固定位置变化较大或机舱受到损坏，必须报告项目负责人，由负责人根据实际情况作出决定。

4.3.2 机舱卸车

(1)用吊带将机舱吊装工装挂于汽车吊(200t汽车吊)的吊钩上，缓慢移动并提升吊钩直到工装链条位于机舱顶部正上方，保证机舱吊装工装的“前”字朝拖车车头方向；

(2)工装人员进入机舱，将机舱吊装工装的吊带用卸扣安装在机舱底架的吊装点上，然后缓慢升吊钩直到吊带拉直，确保吊带不与机舱的其他部件相接触，同时避免损坏机舱罩及内部设备。

5 风力发电机组安装施工技术

5.1 安装施工准备和要求

风力发电机组安装前，采用精密水准仪检查基础环与塔筒接触面的水平度不超过±2mm；地基有良好的接地要求，接地电阻≤4Ω；基础混凝土龄期必须达到28d以上。

吊装前提前了解施工期间天气状况，合理安排施工时间，确保风机机舱、叶轮安装时风速不应超过6m/s。

5.2 风力发电机组安装

风力发电机组安装包括塔筒安装、机舱吊装、叶轮组装及吊装等。根据湖南河路口风电场“三一SE11520-85型”风机性能以及现场实践，小面积吊装平台可采用300t汽车吊吊装一、二段塔筒，SCC6500E(650t)履带吊吊装三、四节塔筒、机舱及叶轮，同时辅以70t汽车吊、25t汽车吊的施工方式。另外，在吊装机舱当天，叶片转运车亦将叶片转运至机位，待机舱压顶后直接进行叶轮组装。根据风机吊装数据统计，此流水式吊装在南方丘陵地带小面积吊装平台的综合经济效益显著。

安装主要工艺流程为：基础环表面检查(包括表面平整度)→控制柜就位安装→塔筒吊装→机舱吊装→发电机吊装→叶片轮毂组合→叶轮组件吊装→塔筒内配套电气设备及电缆/光缆安装。

5.2.1 风机塔筒安装

安装塔筒前需将电气柜平台、变流器、塔底柜等设施安装好，清洁基础法兰面并在基础法兰、外缘和内缘各涂一圈密封胶(可赛新TS1921)以避免湿气进入塔筒内部，密封胶距法兰外缘和内缘均约10mm，宽度约4mm。

用专用吊装螺栓在第一节塔筒上法兰3点和9点位置连接两个吊装工装，下法兰12点位置连接一个吊装工装，将安装在第一节塔筒上法兰的吊装工装连接在主起重机(一、二段塔筒采用300t汽车吊，三、四段塔筒采用650t履带吊)吊钩上，下法兰的吊装工装连接在副起重机(70t汽车吊)吊钩上。吊装现场照片见图3。

图3 风机塔筒现场吊装实况

当完成前两遍螺栓紧固工作后，拆除第一节塔筒上法兰的吊装工装，将其吊至地面第二节塔筒附近，为吊装第二节塔筒做准备。

安装固定塔底电气柜平台盖板、安装塔筒外爬梯，安装剩余塔筒的方法与安装第一节塔筒工序相似，需要注意的是安装二、三节塔筒之前要提前在塔筒内预放电缆。

二、三节塔筒吊装前，必须按照工艺要求敷设电缆并紧固，未紧固的电缆要绑扎牢靠，以防安装过程中砸伤工作人员。安装完成后必须做好防雷接地，磨光防雷接线柱和接地平面，吊装完一节塔筒，连接好塔筒爬梯，同时做好塔筒间照明安装。

5.2.2 机舱安装

从机舱罩顶部取下保护盖，起吊横梁吊链从孔中穿过，在机舱上固定长度至少为150m的两根缆风绳，沿与起重机吊臂垂直方向吊起机舱，将其定位于距塔筒上部法兰1m的位置，缓缓放下机舱至两个接触面间距50cm的位置，手动将螺栓旋入偏航轴承螺纹孔中，以此作为定位机舱的向导，通过吊车放下机舱。吊装现场照片见图4。

图4 风机机舱现场吊装实况

机舱安装完成后，必须盖好吊装孔盖板，拧紧固定螺母。

5.2.3 叶片拼装及吊装

一个风轮由一个轮毂(带导流罩)、一个导流罩顶和三支叶片组成，须先组装好风轮，而后整体吊装。

(1)安装风轮前的准备工作：叶片安装前，检查叶片序列号和重量是否匹配，叶片法兰上的螺栓是否完好并清洁，轮毂的回转支承密封是否完好，螺纹孔是否清洁。若发现叶片的任何损伤都必须报告，只能在叶片经过修复且项目负责人允许的情况下，该叶片才能组装；

(2)叶轮组装：组装叶轮时要注意对准叶片和轮毂零位线，因为其影响到后续风机运行发电量。叶轮组装示意见图5。

图5 风机叶轮组装示意

(3)起吊叶轮。

(4)叶轮对接

①安装前，必须拆下联轴器护罩，盘车使维护销对准定位盘上的销孔；

②风轮起吊1m左右时，必须用清洗剂清洁轮毂法兰面；

③将主轴上半部分的连接螺栓紧固到70%力矩后，才能摘除吊带；

④摘除吊带时，必须锁上维护销，液压站手动打上压力；

⑤等吊车移位后，盘车安装剩余的螺栓，盘车过程中，分别撤除风绳，注意风绳切勿缠绕轮毂，摘除风绳时，注意安全以免被砸伤；

⑥安装完成之后，将轮毂上的防尘胶皮塞入机舱罩的防水槽内；

⑦主轴所有螺栓的70%力矩完成后，若因天气变化无法进行100%力矩，必须将主轴销子锁紧，液压站打上压力；

⑧若螺栓无法顺利穿入，必须先清理螺纹孔内杂质，必要时要重新攻丝。

6 风机吊装设备转场

针对南方丘陵地区风电场风机位布置分散状况、交通道路实际情况，为了最大限度地减少因道路及风机吊装平台的施工而大面积破坏原有生态植被，风机吊装主吊650t履带吊必须进行拆车转场。另外，根据多次实际测算，在转场时，现场采用风机吊装辅助吊车70t汽车吊、25t汽车吊配合拆车后(主吊拆除后主机重约40t),利用60t和40t平板车倒运主机、吊臂和配重至下一个风机位。另外在道路坡度较陡的情况下，增配装载机作为辅助牵引机械。