南方丘陵地區風力發電機組安裝技術淺談

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(中國水利水電第四工程局有限公司西南分局，成都，610091)

1 工程概述

湖南江華河路口風電場場址面積約14.03km2，海拔高度在470m～1500m之間，區域內地貌類型為低山丘陵，地勢起伏較大，山頂植被多為低矮灌木，并且分布較密。場內主道路及進風機機位各支線道路大部分均為依山體地勢盤旋修筑的原狀土道路，各風機位較為分散，相距較遠。風機吊裝平臺多處于丘陵山體頂部，吊裝平臺設計尺寸大小為40m×60m。風電場地區為典型的南方丘陵地區。

受風電場建設地理條件限制，并盡可能地減少對原有植被的破壞，風機吊裝平臺、進場道路盡可能地減少大規模開挖，造成風機到貨設備卸貨和布置困難、設備轉場運輸困難、吊裝設備布置困難，另外，因機位分散造成到貨設備及施工機具看護等困難，從而增加了風機安裝施工難度，不利于質量控制、成本控制，嚴重制約著風力發電機組安裝施工進度。

2 吊裝前施工準備

(1)根據土建部分風機基礎澆筑時間及混凝土強度時間進行交安計劃，混凝土強度等級滿足設計要求且各項技術指標均合格；

(2)勘查現場吊裝場坪，編制施工專項方案；

(3)復測基礎環平整度，其偏差符合規范及設計(最大偏差≤4mm)要求；

(4)落實設備的供需計劃；

(5)上報吊裝機械、吊索具，施工人員及設備等相關資料；

(6)進行安全技術交底；熟悉廠家作業指導書(三一SE11520-2.0MW風力發電機組安裝手冊)；

(7)配備施工工器具并做相應的檢查、對施工人員進行三級安全教育；

(8)組裝主吊車，進行負荷試驗；

(9)監理單位專業工程師驗收、簽署準吊證，開始進行吊裝作業。

3 風機設備運輸

南方丘陵地區風電場道路因受地形及環保影響，不可能大面積進行道路修筑，如何在有限的道路條件下使56.5m長的風機葉片順利運輸至風機位，是該地區施工的一大難點。湖南河路口風電場經過多方案的現場試驗及測算，總結出風機葉片二次轉運可節省極大的成本。

(1)在吊裝前，在風電場進場道路處找一塊開闊地帶，簡單修復平整進行風機葉片的存放；

(2)吊裝開始后，采用市場現有的舉升及旋轉式風機葉片運輸車進行二次轉運，該車在道路坡度較大及轉彎半徑不足的地方，通過自帶液壓氣缸，舉升旋轉運輸葉片，能有效地克服風機葉片運輸的極大困難(風機葉片運輸車示意見圖1)。

圖1 風機葉片運輸車示意

4 風機設備卸車

塔筒、機艙和輪轂到貨卸車場地一般為風機吊裝平臺，如何在有限的場地內合理擺放風機設備是該過程的難點。湖南河路口風電場設計平臺尺寸為40m×60m，但因現場諸多因素限制，平臺尺寸無法達到設計要求，風電場現場實踐出擺放方案(見圖2)。

圖2 風機設備現場布置示意

另外，在設備卸車時要求安全風速值為5min平均風速10m/s以下，葉片卸車的安全風速值為5min平均風速8m/s。

4.1 塔筒、輪轂卸車

(1)選定目標位置地點，將拖車完全停穩在目標位置附近，塔筒、輪轂的儲存機位地點必須平整，且足夠寬敞，放置塔筒、輪轂的地面不得塌陷，避免損壞內部結構；

(2)所有作業人員正確穿戴個人防護用品；

(3)檢查塔筒、輪轂是否完好，固定位置是否發生變化，如果完好，則開展下一步工作；如果塔筒、輪轂固定位置變化較大或者塔筒、輪轂受損，必須報告項目負責人，由負責人根據實際情況作出決定；

(4)在塔筒上法蘭3點和9點位置連接兩個吊裝工具，在塔筒下法蘭12點位置連接一個吊裝工具，保證塔筒內電纜支架位于下方，將卸扣、吊裝工具和鋼絲繩連接好。拆除綁扎塔筒支撐架的鋼絲繩，用兩臺汽車吊吊住連接塔筒吊座的鋼絲繩，開始起吊塔筒；

(5)使用3個專用輪轂吊座，按均布位置(三個夾角均為120°)用規定規格的螺栓固定在輪轂上，并將輪轂專用吊帶用卸扣和輪轂吊座連接好。用汽車吊吊鉤勾住吊帶，開始起吊輪轂；

(6)當塔筒、輪轂開始拖車約1m時停止起吊，靜置2min～3min，確保安全可靠后繼續起吊至地面選定位置，塔筒、輪轂下降即將接近地面時，運輸人員開始引導定位，當塔筒、輪轂接近地面時，人切勿站在或將手腳放在其地面之間；

(7)拆除吊裝工裝、卸扣和鋼絲繩，清理現場，將工具等回收至指定位置。

4.2 葉片卸車

4.2.1 葉片放置場地準備

參照臨時存放場地實際情況，因風機葉片較長，盡可能地將葉片放置在起重機的起重半徑之內，方便轉運車轉運，放置葉片的地面必須堅固、平坦、均勻，以避免沉陷和損壞。

4.2.2 葉片卸車

可采用兩種方式起吊葉片：

(1)采用兩臺汽車吊的方式進行吊裝，使用2條吊帶綁扎葉片，綁扎時應使用葉片護板，葉根吊帶綁扎在葉片根部圓柱部分，葉尖吊帶距離葉片跟部約28.5m/30.2m/33.3m/35m；

(2)采用吊梁的方式進行吊裝，吊梁兩端吊環處左右各懸掛吊帶，下端捆綁與葉片重心左右3m處，且需要使用葉片護板。葉片護板需要至少為長1m、寬50cm、厚6mm，與相應剖面吻合，護板內還需要墊橡膠等軟的填充材料，避免局部的損壞或者小的裂紋。前緣應該朝下，當使用吊帶時，帶寬至少為300mm。起吊前需要確認起吊重心是否正確，至少要使用兩個操作纜繩使葉片離開運輸車輛后能控制其位置，可使用一臺汽車吊進行輔助。

為防止葉片在卸車過程中發生打滑而轉動，需要在吊帶兩側加墊防滑泡沫塊或珍珠棉。

4.3 機艙卸車

4.3.1 準備工作。

(1)選定目標放置地點，將拖車完全平穩停放在目標位置附近，機艙的儲存場地必須平整，且足夠寬敞，放置機艙的地面不得塌陷，避免損壞輪轂內部結構；

(2)所有作業人員正確穿戴個人防護用品；

(3)檢查機艙是否完好，固定位置是否發生變化，如果完好，則開展下一步工作。如果機艙固定位置變化較大或機艙受到損壞，必須報告項目負責人，由負責人根據實際情況作出決定。

4.3.2 機艙卸車

(1)用吊帶將機艙吊裝工裝掛于汽車吊(200t汽車吊)的吊鉤上，緩慢移動并提升吊鉤直到工裝鏈條位于機艙頂部正上方，保證機艙吊裝工裝的“前”字朝拖車車頭方向；

(2)工裝人員進入機艙，將機艙吊裝工裝的吊帶用卸扣安裝在機艙底架的吊裝點上，然后緩慢升吊鉤直到吊帶拉直，確保吊帶不與機艙的其他部件相接觸，同時避免損壞機艙罩及內部設備。

5 風力發電機組安裝施工技術

5.1 安裝施工準備和要求

風力發電機組安裝前，采用精密水準儀檢查基礎環與塔筒接觸面的水平度不超過±2mm；地基有良好的接地要求，接地電阻≤4Ω；基礎混凝土齡期必須達到28d以上。

吊裝前提前了解施工期間天氣狀況，合理安排施工時間，確保風機機艙、葉輪安裝時風速不應超過6m/s。

5.2 風力發電機組安裝

風力發電機組安裝包括塔筒安裝、機艙吊裝、葉輪組裝及吊裝等。根據湖南河路口風電場“三一SE11520-85型”風機性能以及現場實踐，小面積吊裝平臺可采用300t汽車吊吊裝一、二段塔筒，SCC6500E(650t)履帶吊吊裝三、四節塔筒、機艙及葉輪，同時輔以70t汽車吊、25t汽車吊的施工方式。另外，在吊裝機艙當天，葉片轉運車亦將葉片轉運至機位，待機艙壓頂后直接進行葉輪組裝。根據風機吊裝數據統計，此流水式吊裝在南方丘陵地帶小面積吊裝平臺的綜合經濟效益顯著。

安裝主要工藝流程為：基礎環表面檢查(包括表面平整度)→控制柜就位安裝→塔筒吊裝→機艙吊裝→發電機吊裝→葉片輪轂組合→葉輪組件吊裝→塔筒內配套電氣設備及電纜/光纜安裝。

5.2.1 風機塔筒安裝

安裝塔筒前需將電氣柜平臺、變流器、塔底柜等設施安裝好，清潔基礎法蘭面并在基礎法蘭、外緣和內緣各涂一圈密封膠(可賽新TS1921)以避免濕氣進入塔筒內部，密封膠距法蘭外緣和內緣均約10mm，寬度約4mm。

用專用吊裝螺栓在第一節塔筒上法蘭3點和9點位置連接兩個吊裝工裝，下法蘭12點位置連接一個吊裝工裝，將安裝在第一節塔筒上法蘭的吊裝工裝連接在主起重機(一、二段塔筒采用300t汽車吊，三、四段塔筒采用650t履帶吊)吊鉤上，下法蘭的吊裝工裝連接在副起重機(70t汽車吊)吊鉤上。吊裝現場照片見圖3。

圖3 風機塔筒現場吊裝實況

當完成前兩遍螺栓緊固工作后，拆除第一節塔筒上法蘭的吊裝工裝，將其吊至地面第二節塔筒附近，為吊裝第二節塔筒做準備。

安裝固定塔底電氣柜平臺蓋板、安裝塔筒外爬梯，安裝剩余塔筒的方法與安裝第一節塔筒工序相似，需要注意的是安裝二、三節塔筒之前要提前在塔筒內預放電纜。

二、三節塔筒吊裝前，必須按照工藝要求敷設電纜并緊固，未緊固的電纜要綁扎牢靠，以防安裝過程中砸傷工作人員。安裝完成后必須做好防雷接地，磨光防雷接線柱和接地平面，吊裝完一節塔筒，連接好塔筒爬梯，同時做好塔筒間照明安裝。

5.2.2 機艙安裝

從機艙罩頂部取下保護蓋，起吊橫梁吊鏈從孔中穿過，在機艙上固定長度至少為150m的兩根纜風繩，沿與起重機吊臂垂直方向吊起機艙，將其定位于距塔筒上部法蘭1m的位置，緩緩放下機艙至兩個接觸面間距50cm的位置，手動將螺栓旋入偏航軸承螺紋孔中，以此作為定位機艙的向導，通過吊車放下機艙。吊裝現場照片見圖4。

圖4 風機機艙現場吊裝實況

機艙安裝完成后，必須蓋好吊裝孔蓋板，擰緊固定螺母。

5.2.3 葉片拼裝及吊裝

一個風輪由一個輪轂(帶導流罩)、一個導流罩頂和三支葉片組成，須先組裝好風輪，而后整體吊裝。

(1)安裝風輪前的準備工作：葉片安裝前，檢查葉片序列號和重量是否匹配，葉片法蘭上的螺栓是否完好并清潔，輪轂的回轉支承密封是否完好，螺紋孔是否清潔。若發現葉片的任何損傷都必須報告，只能在葉片經過修復且項目負責人允許的情況下，該葉片才能組裝；

(2)葉輪組裝：組裝葉輪時要注意對準葉片和輪轂零位線，因為其影響到后續風機運行發電量。葉輪組裝示意見圖5。

圖5 風機葉輪組裝示意

(3)起吊葉輪。

(4)葉輪對接

①安裝前，必須拆下聯軸器護罩，盤車使維護銷對準定位盤上的銷孔；

②風輪起吊1m左右時，必須用清洗劑清潔輪轂法蘭面；

③將主軸上半部分的連接螺栓緊固到70%力矩后，才能摘除吊帶；

④摘除吊帶時，必須鎖上維護銷，液壓站手動打上壓力；

⑤等吊車移位后，盤車安裝剩余的螺栓，盤車過程中，分別撤除風繩，注意風繩切勿纏繞輪轂，摘除風繩時，注意安全以免被砸傷；

⑥安裝完成之后，將輪轂上的防塵膠皮塞入機艙罩的防水槽內；

⑦主軸所有螺栓的70%力矩完成后，若因天氣變化無法進行100%力矩，必須將主軸銷子鎖緊，液壓站打上壓力；

⑧若螺栓無法順利穿入，必須先清理螺紋孔內雜質，必要時要重新攻絲。

6 風機吊裝設備轉場

針對南方丘陵地區風電場風機位布置分散狀況、交通道路實際情況，為了最大限度地減少因道路及風機吊裝平臺的施工而大面積破壞原有生態植被，風機吊裝主吊650t履帶吊必須進行拆車轉場。另外，根據多次實際測算，在轉場時，現場采用風機吊裝輔助吊車70t汽車吊、25t汽車吊配合拆車后(主吊拆除后主機重約40t),利用60t和40t平板車倒運主機、吊臂和配重至下一個風機位。另外在道路坡度較陡的情況下，增配裝載機作為輔助牽引機械。

7 結語

通過對南方丘陵地區特殊地理環境下風力發電機組安裝施工技術經驗的介紹，對相同地域后續風力發電機組安裝施工進度控制、方案優化和成本控制方面具有一定的指導意義，可作為今后類似地區風力發電施工方案的參考。