风电塔筒施工专用液压提升装置研制

2021-12-31韩吉超史海红

建筑机械化 2021年12期

韩吉超，史海红，张峰

（山东丰汇设备技术有限公司，山东济南 250100）

风电塔筒作为风电主机的基础，在风电机组中起到支撑和稳固作用，同时能够降低机组振动对发电性能的影响。风电塔筒的安装施工也成了整个风力发电流程的一个关键环节，本文研究开发一种在风场现浇混凝土塔筒施工过程中专用的液压提升装置，旨在突破传统预制混凝土风电塔筒安装工艺[1]，降低安装机械的台班费用，为风电塔筒安装提供具有一定社会和经济效益的全新方案。

1 项目背景

新疆哈密景峡第二风电场C 区200MW 风电场45#～50#现浇混凝土结构塔筒安装施工项目，混凝土塔筒高度120m，主体结构为上小下大缩口形式，塔筒直径随着塔筒高度升高逐步缩小，缩幅为1/25，主要由扩展式基础、混凝土筒身、钢制转接段3 部分组成，如图1 所示。

图1 混凝土风机塔筒结构组成示意图

风场现场为戈壁滩地势平坦，混凝土强度C90，液压提升平台结构设计风速为IEC 三类风区标准50 年最大10min 平均风速37.5m/s，最大施工风速需要施工单位根据国标进行约定；施工处海拔约1 000m。

2 方案概述

YT-5 型液压提升装置是风场现浇混凝土塔筒施工的专用设备，采用分步式液压提升原理，提升机依靠布置在筒壁外侧的轨道模板交替爬升完成提升作业[2]。

YT-5 型液压提升装置由模板施工作业平台、液压控制系统、安全装置、提升机、吊装设备五大系统组成。图2 为整机立面图及平面布置图。其主要技术参数如下。

图2 提升装置立面图及平面布置图

2.1 液压控制系统

液压控制系统在5 个液压缸上升或下降时，由5 个同步小缸控制的等同的流量进入5 个液压缸，保证5 个液压缸同步上升或同步下降。液压缸的上升或下降运行平稳，无振动、冲击，无不良反应。液压缸下腔使用液控单向阀，并且与油缸直接组装在一起，具有油缸停止动作时关闭快、闭锁可靠的特点。

2.2 吊装设备

吊装设备（图3）在施工过程中起吊钢筋、混凝土等，吊装设备、人字架、变幅拉板均为桁架轻型模块结构，可实现施工作业完毕高空快速拆卸和组装，重量轻，受力合理，安拆便捷。

图3 吊装设备

2.3 模板施工作业平台

施工操作平台由中心筒、吊梁、支模平台、拆模平台装配组成（图4）。当施工作业时将操作架与提升架的挂靴挂在承重模板上，载荷由承重模板传递给混凝土筒身，此时要求每次浇筑混凝土完毕后强度需达到8MPa 方可进行提升作业。

图4 模板施工作业平台组成示意图

3 提升装置有限元分析计算

3.1 液压提升工况性能分析

使用通用结构有限元分析工具SAP84 对该装置的液压提升工况进行模型剪力及性能分析计算。

液压提升工况的计算载荷为固定载荷且要求拆模和支模平台的模板尽可能的均匀布置，达到装置整体性能平稳、受力平均。固定载荷中的结构自重载荷以均布载荷的形式施加，机构自重载荷以节点载荷的形式施加，载荷的作用形式如图5 所示，整体结构SAP84 各部件内力云图如图6所示。

图5 提升装置整体结构SAP84物理模型图

图6 提升装置整体结构SAP84各部件内力云图

应用SAP84 的POSTV65 的后处理功能对该装置进行分析计算，中心筒最大应力为126.3MPa，吊梁应力为118.7MPa，吊装设备主弦杆最大复合应力202.4MPa、腹杆最大应力为149.5MPa，以上各部件许用应力均为257MPa；支模平台最大应力为80.6MPa，拆模平台最大应力为95.2MPa，以上各部件许用应力为175MPa[3]，各结构受力构件均满足规范要求。