风电检修吊装技术

张继选 张志刚

中石油第二建设有限公司 甘肃兰州 730060

随着煤、石油、天然气等传统化石能源的逐渐耗尽，风能、太阳能等新型能源的开发利用日益被关注，成为能源领域最具商业推广前景的项目之一，发展迅速。但随着风机的使用，逐渐出现机舱部分附件、机件需要更换检修的问题。为达到检修目的，必须将风机轮毂、叶片部分拆卸吊装。但由于其材料的特殊，有独特的捆绑、吊装、安装难度及危险，最理想、最科学的方法都是将轮毂、叶片整体进行拆除吊装，放置在地面上；待机舱零部件部分检修、更换完成后，再整体吊装就位。

1 风电检修要求

根据TR- 3ZCYJ006- 2017《风力发电机组及设备检修管理规定》，任何工况下，起重机吊臂与工件及吊钩滑轮三者间的净距不应小于500mm。在保证吊臂与障碍物有足够的安全净距的情况下，根据现场条件选择履带式吊车、汽车式吊车、桁架臂式吊车或风电专用工况吊车等，按照安全就近原则选择最短臂长、最近跨距、参数最优的能够满足吊装检修条件的吊车。这样不仅可以减少吊车附件（臂杆、配重）的拉运量，而且可以满足吊车在给定跨距下的额定载荷。根据每次吊装高度和重量的不同，变换最优工况进行吊装作业，确保安全优质吊装。

2 轮毂与叶片参数

每个厂家、每个风机机型都有不同的规格参数，以1.5 兆瓦风机为例，有以下几种参数：

（1）轮毂高度70000mm，叶片长度40000mm，单个叶片重量7000kg，轮毂重量18000kg；

（2）轮毂高度70000mm，叶片长度42380mm，单个叶片重量8550kg，轮毂重量20000kg；

（3）轮毂高度70000mm，叶片长度45300mm，单个叶片重量8500kg，轮毂重量20000kg；

（4）轮毂高度70000mm，叶片长度48380mm，单个叶片重量9400kg，轮毂重量20000kg；

（5）轮毂高度70000mm，叶片长度51380mm，单个叶片重量10350kg，轮毂重量20000kg；

（6）轮毂高度70000mm，叶片长度54400mm，单个叶片重量11000kg，轮毂重量20000kg。

轮毂、叶片的整体吊装要根据厂家、机型的实际情况，考虑高度、重量进行吊车的选型、站位等综合计算。

3 轮毂、叶片整体吊装技术及难点

3.1 溜绳悬挂

（1）在与地面夹角成30°、150°的两根叶片上捆绑尼龙溜绳。选择两根250m 左右尼龙绳（重量轻、强度大）放置在吊篮内，由大型吊车提升吊篮；操作人员高空将尼龙绳捆绑在叶片对称合适位置，然后将尼龙绳另一头慢慢放下，放置在地面上。

（2）将地面尼龙绳在对称位置、同一方向拉直，牵引至尼龙绳受力；再在地面适当位置固定（采取配重、地锚等方法固定），保证尼龙绳与地面夹角≤30°，这样牵引效果比较理想。

（3）两根尼龙绳分别安排配合人员根据指挥人员指挥进行牵引，防止轮毂、叶片整体吊装旋转过程中碰挂风机、吊车等。

3.2 轮毂、叶片整体拆除吊装

（1）根据需要更换的风机参数选定合适的吊车工况，进行吊车组装。主要考虑轮毂、叶片整体重量、最大吊装高度和碰杆最小间隙，结合吊车组杆条件、站车位置约束等，确定大型吊车参数。可以选择汽车吊、履带吊车、桁架臂式汽车吊车或专用风电工况吊车等。

（2）主吊绳子悬挂：主吊吊钩悬挂两根吊带，施工人员从机舱上方放下两根百米长尼龙溜绳，各自绑在每个吊带下方；随着吊钩的起升，机舱上施工人员收紧尼龙溜绳，直到吊钩起升超过轮毂上方；吊车慢慢变幅至机舱顶部，施工人员将吊带另一端挂至吊钩上（吊钩是双钩，两根吊带分别悬挂，不得交叉悬挂）；之后，吊车起杆至轮毂正上方，受力位置为叶片根部。

（3）吊装关键点：吊车起重量不得超过整体最大重量；司机要严格听从指挥人员指挥，边起杆边落钩，缓缓将轮毂叶片连同螺栓抽出（如初始状态跨距20000mm，螺栓长度 400mm， 起吊过程中掌握最近跨距20000- 400=19600mm 左右，若差距太大会引起脱开瞬间的晃动，发生危险）。

（4）整体脱开后，主吊车旋转到合适位置进行落钩，直到垂直叶片最下部离地面1000mm 左右；停止下降，悬挂溜尾绳子。

（5）溜尾绳子悬挂：辅助吊车使用双钩进行操作，大钩悬挂尼龙吊带一根，小钩悬挂吊篮，各自起升到垂直叶片指定捆绑位置；固定好V 型夹片，将尼龙吊带锁死在V型夹片上，放下吊篮。

（6）双车配合直到垂直叶片成水平状态，主副吊车同时下落到地面的合适支放位置，解除绳索，完成拆除任务。如图1 所示。

图1 轮毂、叶片吊装图

（7）大型吊车配合吊装机舱部分附件，并进行检查、检修或更换。

3.3 轮毂、叶片整体吊装安装

（1）主吊绳子悬挂：主吊吊车双钩各自悬挂一根尼龙吊带，于合适位置选定两只叶片，在两根叶片根部兜挂尼龙吊带。

（2）溜尾绳子悬挂：在溜尾叶片指定捆绑位置固定好V 型夹片，用一根吊带锁死在V 型夹片上，溜尾吊车悬挂提升。

（3）尼龙溜绳悬挂：在主吊两根叶片上选择合适位置对称各自捆绑一根200m 长尼龙绳，防止轮毂、叶片整体吊装旋转过程中碰挂风机、吊车等。

（4）主吊吊车与溜尾吊车同时起钩，起升到一定高度时，溜尾吊车起升速度放缓。要时刻注意垂直叶片尾部端，防止垂直叶片尾部接触地面，保证叶片尾部与地面至少1m 的安全距离。直到垂直叶片到完全竖直状态，溜尾吊车小钩提升吊篮，操作人员拆除溜尾索具。

（5）主吊吊车继续起升、旋转至对口安装位置，对准螺栓孔穿入。使用起升变幅增大跨距、落钩、轻微变幅、起升往返几次（显示屏观察掌握最大提升重量），将螺栓全部穿入，固定好螺母，完成轮毂、叶片整体吊装安装任务。

（6）拆除主吊索具，吊车变幅增大跨距，将吊钩部分调整到机舱上部操作人员能够操作的位置；操作人员分别从吊钩上摘下尼龙吊带一头自然放开，然后主吊车采取变幅动作减小跨距；直到吊钩在轮毂正前方不与轮毂碰挂时，吊车落钩或旋转落钩到地面，摘除尼龙吊带，完成轮毂叶片整体吊装安装任务。

（7）拆除溜绳：大型吊车提升吊篮（操作人员、系挂安全带）至高空，将上部对称两个叶片捆绑溜绳摘除，固定在吊篮上，随吊车落钩放置到地面。

（8）大型吊车配合完成机舱部分其余附件吊装、安装，全部完成风机检修任务。

3.4 载荷计算

以3 兆瓦风机为例说明：轮毂重量35000kg，单片叶片重量11000kg，组装总重量68000kg。图2 为轮毂和叶片示意图。

图2 轮毂、叶片示意图

溜尾吊点受力计算见式（1）。以主吊点位置为旋转点，按力矩平衡进行计算。

即得：F=（68000×3500）/ 46500=5118kg

现场实际吊装中还要考虑叶片翻身时的摩擦力（尼龙吊带与叶片根部），根据最大受力及提升高度选择合适的溜尾吊车。

4 结语

中国正逢风电发展的大好时机，市场增长潜力巨大。在风电检修吊装过程中，通过合理地制定吊装方案，既可以确保在安全的情况下完成任务，又降低了施工作业人员劳动强度，也为业主降低了施工成本，真正实现多赢。