浅析大型风力发电机组吊装方案设计改进

浅析大型风力发电机组吊装方案设计改进
【摘要】风电资源是无污染、可再生的资源，2012年我国风电装机容量6300万千瓦，仅2012年一年新增风电装机容量就达到1590多万千瓦（按照1500KW 计算约1.06万台风机），未来还将以每年大约1万台的速度增长，因此研究大型风力发电机组的安装与吊装，具有十分重要的意义。

此文根据一些风电工程的实际操作，讲解和分析了风力发电机组的安装和吊装过程。

【关键词】风力发电机组；起重机；吊装；风载荷
一、施工前准备
（一）施工现场规划
项目施工前期，勘察风机安装现场，以减少场地处理，减少二次转运为原则合理的规划施工场地设备及机械布置，提高工作效率。

（二）起重机站位场地处理
在每个机位，起重机的站位位置应平整压实，尤其是主力吊机（如400t履带起重机）站位位置要求更为严格，要求吊装平台的平整度和承载能力符合要求。

对土质松软的安装场地，采用砂石或回填土夯实碾压后，使地压达到11t/m2以上，再铺设10块专用的大面积（长6m，宽2.4m）重型路基箱，重型路基箱与履带垂直布置。

（三）风机设备开箱验收和仓库管理
塔筒、机舱、轮毂、叶片和箱式变压器等大型设备直接从厂家运抵安装现场，验收合格后起吊就位，其它小件设备安排专业质检人员对设备进行外观检查、参数核对、性能检验，设仓库管理员进行数量清点、型号规格核对并记录台帐，编号入库，按需发放。

记录每台风机各部分设备的编号，确保三节塔筒和基础环出于同一套设备，三片叶片和轮毂出于同一套设备。

塔筒、机舱和叶轮在安装前须进行清洗，检查是否有刮伤或油漆剥落，并进行修补。

各部位螺栓在安装前清点完。

（四）基础验收
风机有基础环，在基础环上法兰中部，相隔120°的三个方向各取一点用水平仪和大地尺测量水平度，每点最少测量两次，取平均值，最大水平误差≤规定值。

其它风机机型若无基础环此项略，但须调整低节塔筒垫铁高度和螺栓垂直度。

清理并锉平法兰结合面，清除基础上的尘土、锈斑和杂物。

二、风机设备的运输及主力吊机的转场运输
风机设备运输及主力吊机的转场运输过程中，机舱的重量是最重的，叶片的长度是最长的，策划好这2类设备的进场及卸车。

（一）设备运输要注意车辆的选择
要求运输车辆的工况及状况必须符合运输的技术先决条件，同时对车辆的装载能力、结构件的支撑强度、车体稳定性、安全制动等技术性能进行检查及评估。

如运输机舱的车辆必须根据机舱的重量进行选择，要求马力必须足够，同时车板的高度要适当，以免因设备超高而无法顺利通行；运输叶片的车辆要求车板长度足够，能够带后轮导向可以适应转弯半径狭小的路况。

（二）运输时要注意现场道路的路况
设备进场前派专人及运输司机进行勘察看场，针对现场道路的路面宽度、转弯半径、承载能力、高空路障等进行判断，做到心中有数。

策划好设备进场的路线，对路况不好的路段进行修复、平整、压实等，预先准备用于拖拽的铲车及挖掘机等专门机械。

在运输过程中，要做好警示标志，并且由专人押车，遇到路面狭窄、转弯及高空路障时，应减速慢行，并随时随刻对运输车辆、设备的装载及绑扎情况进行检查和监护。

三、风机施工吊装过程控制
（一）明确风机设备重量
风机设备主要由基础环、塔筒、机舱、轮毂、叶片、箱式变压器及其它电气等部分组成。

其中3个叶片和1个轮毂等组合成一个叶轮；3段或者4段塔筒。

其中机舱吊装重量最大。

（二）起重机选型
风机设备吊装中，机舱、叶轮等就位高度高、吊装重量大，且风力影响较大，因此起重机选型时不仅要考虑起重机负荷率，还需考虑被吊设备与起重机吊臂的安全距离，确保吊装的安全性。

例如机舱吊装，可正面吊装或侧面吊装。

一般情况下，侧面吊装需起重机吨位较小，但需要偏航（利用发电机电力带动机舱转向），正面吊装不需偏航，却往往需要较大吨位起重机。

（三）风载荷控制
在风机设备吊装中，风载荷是影响施工安全的最重要因素之一。

尤其是有突发性的阵风，若措施不当，容易造成起重机超载或由于设备摆动过大而引起的碰撞。

其中叶轮的迎风面最大，是吊装的难点，因此施工前收集气候信息、关注天气预报，施工过程监测风速，做好安全措施，是防风控制的首要原则。

一般风电场场址的年平均风速达到6m/s以上，常见4～5级风，6～7级阵风。

下为制定
叶轮吊装风载荷控制措施的原理。

1、吊装风速要求
设备吊装风速按如下考虑：暴露在动压力为60N/m2风中的负荷的表面积取1m2/t。

假如叶轮及吊钩总重量为Gt，则在此情况下风允许作用的表面积为Gt×1m2/t=Gm2；而叶轮实际受风面积为Sm2。

则有：
允许动压力
实际允许最大风速
2、根据《起重机设计规范》，风载荷计算Pw=CKhqS，取Kh=1.86，风力系数C=1.2，风压q=0.613V2（N/m2），计算出4至7级风的风载荷。

参照叶片吊装时4至7级风的风载荷表，判断溜绳所受拉力，采取相关锚固措施，避免超过相应风载荷风速的叶片吊装，确保风机吊装安全。

四、风机安装过程中的几点应急措施
1、当发生起重机械下沉（陷）但未倾覆的情况，除了疏散周围人员之外，还应快速调拨枕木、碎石等物资到现场，用以填充起重机械底盘或者车轮、履带等底部，以避免机械进一步下沉（陷）。

2、当发生起重机械吊臂向下折弯但未断裂并悬于空中时，应考虑采取固定措施将吊臂进行绑扎或者支撑，避免吊臂断裂造成次生灾害。

3、当在装车、运输以及卸车过程中发生设备倾翻时，应及时围设警戒区，在夜晚则必须设置警示灯，避免过往车辆冲撞造成事故。

结语
大型风力发电机组吊装是一项高危的作业，风机吊装项目部应建立统一的事故监测、预警与报告网络体系，逐步形成完善的预警工作机制。

通过定期开展事故隐患排查等方法，对可能发生机械设备及运输事故的信息，特别是苗头性信息进行评估和预测，及时发现和掌握可能引发事故的苗头和倾向性问题。

对机械设备和施工作业的安全事项，要落实责任单位、责任人，明确及时消除事故隐患的要求，督促有关部门限期消除事故隐患，做到早发现、早控制、早解决。

加强对机械设备的检查，凡发现事故隐患或者发生机械设备及运输事故的，必须将有关信息及处置情况及时上报。

参考文献
[1]郭新生.风能利用技术[M].第一版北京：化学工业出版社，2007
[2]《起重机设计规范》GB3811-2008
[3]李新梅，孙文磊.浅析风力发电机叶片关键技术[J].机械制造，2009.1：45-47.。