风力发电塔筒安装工艺控制要点

武晋辉

(山西省工业设备安装集团有限公司，山西 太原 030008)

风力发电因其具有清洁、环保、可再生、永不枯竭、基建周期短、运行和维护成本低的优势，近年在国内得到广泛的应用。其原理就是将发电机组安装在风能资源比较丰富的海岛、山谷或偏僻的乡村把风的动能转为电能。根据风力发电特性，其普遍所处位置与自身高度都处于比较高的位置，所以风电机组的安装成为一件技术性、安全性特别强，且工作量集中的工作，风电塔筒在风力发电机组中主要起支撑和最外层保护作用，同时吸收机组震动，其安装质量的好坏、效率高低直接关系到整个发电机组的正常运行和施工单位的经济效益。

1 风电机组塔筒设备及安装流程

风机塔筒从外观上看整体为锥形，塔筒与基础环、每段塔筒之间采用高强螺栓进行连接。最下一节塔筒下端有一个门，操作人员可通过塔筒内部装有安全护栏梯子爬上塔筒，每一节塔筒上端设有供安装施工和休息用的平台及照明灯装置。一般风电机组塔筒安装的流程为施工准备→塔筒布线→变频柜、塔基柜安装→底段塔筒安装→中段塔筒安装→顶段塔筒安装。

2 安装前准备

风机塔筒、基础环是风力发电机组的结构基础，其质量情况直接影响风电机组设备安装质量，一般遇到的质量问题常见且处理较容易，但安装完后处理将带来很大难度，现场施工人员通过精心策划和仔细检查及时发现问题，把问题处理控制在设备安装前，对于现场管理各方面具有重要作用。

2.1 安装现场要求

基础验收完成后平整吊装作业场地，确保四周没有影响安装障碍物，吊装场地大小、平整度、承载力应符合施工需求。如果地势比较平缓，为节省成本，可以将塔筒设备直接运输到吊装现场。

2.2 吊装设备的选择和专用吊具准备

1)吊装设备的选择:吊装的主吊车选用主要受地理环境、场内道路状况、设备参数(塔筒重量、高度、尺寸)等因素影响，随着单机容量增大，对吊装机械的要求也提高，在场地宽敞的条件下，一般使用履带起重机作为主吊；汽车起重机作为辅吊，用于塔筒吊装的溜尾。

2)专用吊具准备：根据各段塔筒重量，核实计算吊装专用工具吊具规格，检查吊装用吊具、吊耳焊接件、钢丝绳有无裂纹、弯曲、永久变形及其他损害现象；吊带表面有无磨损、边缘破损、老化、缝合处有无变质及其他损坏。

2.3 基础环清理复查

清扫混凝土和基础环外露表面的积水、尘土，基础环法兰质量控制内容包括：有无锈蚀、毛刺、凸点、法兰孔阻塞、表面油污及其他杂物；内侧标记方位是否清晰正确；在装配前2 h距离基础法兰外缘大约10 mm和螺栓孔周围涂抹密封胶，防止湿气从外部进入塔内。

2.4 塔筒两端法兰面、内外漆面的检查

法兰面需保证平整度、清洁度，螺栓孔完好。法兰面如有突起应当使用锉子将法兰面锉平，打磨后对打磨面作防腐处理，用钢丝刷、棉布或工业用清洁剂对表面进行清洁。漆面有损伤的地方用厂家提供的油漆进行补刷。

2.5 平台、门、护栏、爬梯等附件及电气设备的检查

确保以上附件完好、数量齐全，固定螺栓牢靠，重点检查固定平台附件的焊接处有无缺陷，油漆喷涂是否完整合格；查看电路是否通畅、接口是否匹配，照明灯、应急灯是否完好。如有损坏或脱落情况，及时修补。为便于操作，将安装下段塔筒所需的螺栓紧固件和工具装入工具盒，固定在上层平台，并采取措施防止物体高空坠落。

3 底段塔筒的安装

3.1 塔筒法兰面喷涂密封胶

塔筒法兰连接面整圈在螺栓节圆上喷涂“∞”形密封胶，密封胶喷涂均匀，不允许间断。暴露时间不宜过长，防止固化。

3.2 合理设置主副吊车吊点

主副吊车在相应位置做好准备，按照图1安装吊耳：上法兰面两侧按照1点半、4点半、7点半、10点半位置安装4个吊耳；下法兰按1点半、10点半位置安装2个吊耳。吊具与塔筒法兰连接螺栓采用扳手拧紧。

3.3 塔筒起吊

吊装工具安装完后开始提升操作。拆除塔筒支撑，在塔筒下法兰对边的法兰螺栓孔上固定缆风绳用于调整塔筒位置。主副吊车要做到同时作业，同时起吊，塔筒离开地面后，主吊车继续提升，副吊车则调整塔筒底端与地面的距离，提升塔筒时应保持水平，吊起塔筒到一个合适的高度时清洁与地面接触时外壁沾染的污物，油漆有破损的地方及时补漆。清洁后继续将塔筒提升为竖直，使下法兰与地面接近但整个过程中塔筒不应与地面接触以防塔筒变形损坏，副吊车随时配合主吊车，利用缆风绳控制塔筒的位置与摆动，待塔筒竖直且摆动幅度趋于稳定后拆除塔筒底部的吊具。

3.4 塔筒与基础法兰对接

主吊车继续吊起塔筒至基础法兰正上方，接应人员、指挥人员及时沟通，随时调整塔筒的具体位置。在塔身内部，由两个站在控制平台上的人指引移动方向，另外三个人在外部扶住塔身，塔筒的移动由缆风绳控制。按照塔筒底段法兰与基础环法兰的对接标记调节塔筒使塔筒门朝向设计位置，塔筒下降时严禁与塔基上的柜体碰撞。

3.5 塔筒固定

转动塔筒，直到法兰上下孔精确对齐，对称穿上定位销并定好位置后，迅速在每个定位销两侧穿入螺栓(从下往上)。带上大约1/3的螺栓后，再次放低吊钩至两个法兰面完全接触，此时吊车仍需保持提升力，直至带完所有剩下的螺栓。用电动扳手预紧。吊车脱钩并拆除吊具。

3.6 塔筒附件安装

当所有螺栓都打到规定力矩后，攀爬至顶部平台拆下吊装设备并移除，连接电缆和照明系统。安装塔筒门外的斜梯，以方便后续工作。

3.7 高强螺栓紧固

高强螺栓紧固作为塔筒安装的关键控制要点，直接影响塔筒的安装质量，必须从以下方面严格控制:

1)各连接面应进行清洁，并清除螺栓孔的铁锈、杂物、毛刺；2)高强度螺栓施工中所用的扭矩扳手，在使用前必须校准，其扭矩误差不得大于±5%，合格后方可使用。根据高强螺栓规格调整好液压扳手的力矩，使各连接点的预紧和终拧力矩符合要求；3)螺栓连接副要齐全、完好，按照紧固顺序和方向施工，以保证紧固均匀，从门中心下面的螺栓开始，对角线方向紧固法兰螺栓，分两遍紧固，第一次达到50%、第二次100%。逐个将螺栓拧紧到规定的力矩值，整个高强度螺栓紧固的作业过程中必须保证连续性，直到不间断完成终拧扭矩；4)检查塔筒的垂直度和法兰盘的结合情况，塔筒和法兰盘的接触面应达到90%以上；用0.25 mm的塞尺检查接触面间隙，如果可以碰到连接螺栓，或者可以看到连接处有间隙，法兰间必须用薄垫片垫上；5)在对螺栓进行紧固的过程中须要使用橡胶垫对塔壁进行防护，液压扳手不得与塔筒直接接触，每完成一个螺栓紧固后及时标记，以防止重复或遗漏。所有螺栓完成紧固后对螺栓喷涂冷喷锌进行防腐处理并划防松标记线；6)力矩验收合格后，清除表面污物和锈蚀，将外露塔筒的锚栓及螺母用保护罩盖上，并在锚栓及螺母与保护罩的缝隙中填充防腐油脂。

4 其他段塔筒吊装控制重点

其余各段塔筒的安装方法参照底段塔筒吊装执行，但由于其提升高度高，和机舱安装衔接紧密，且容易遇到天气突发情况，特别需要从以下方面引起注意：

1)提升塔筒往已安装的塔筒上法兰处下落时需特别注意缆风绳的操作人员要配合控制塔筒的移动，防止与下段塔筒碰撞。2)塔筒中段吊装时要将导电轨及连接螺栓摆放在塔筒上平台；塔筒顶段吊装时要将导电轨以及塔筒与机舱连接螺栓摆放在塔筒上平台。3)中段塔筒吊装完后根据现场情况决定是否吊装顶段塔筒。如果顶段塔筒吊装则必须当天将机舱吊装至塔筒上，未安装机舱的塔筒，不应过夜，确因客观原因，机舱不能在塔筒安装的当天吊装，应该在顶段塔筒上口采取措施临时封闭，防止产生“烟筒效应”，发生震荡。4)吊装中段、顶段塔筒时风速不大于10 m/s，如突发大风，应将缆风绳与地锚锁紧，防止塔筒晃动，等风速降低后再行安装；若风速过大机舱起吊不能当天完成，应将该段塔筒吊下等待时机；若塔筒已经用高强度螺栓固定，则需要将全部螺栓拧规定的力矩值，主吊具有一定负载不松钩，挂住该段塔筒。

5 结语

充分考虑现场施工条件，制定合理的风力发电塔筒安装工艺，并在安装过程中严格把控，才能保质保量完成塔筒安装。该风力发电塔筒安装工艺控制在大唐新能源广西富川龙头风电二期项目风筒安装中得到应用，确保了整个安装过程安全有序，安装质量明显提高，一次交验合格率100%，施工效率也大幅提升，实现了质量与效率双赢。