风电吊装技术要点探析

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　　【摘 要】近年来我国经济发展速度很快，科学技术也日新月异，尤其是对风电等新能源的利用，为社会生产生活提供了充足的电力能源。风电吊装是风电工程建设中的重要内容，不仅技术要求较高，施工流程也非常复杂，需要我们引起足够重视，合理选择起吊设备，加强过程控制，保证风电吊装顺利完成。本文将简述风电吊装技术，然后分析了风电吊装技术的现状，最后提出了风电吊装技术流程与要点。
　　【关键词】风电;吊装;技术要点
　　中图分类号： TM614 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）36-0125-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.056
　　风力属于清洁能源，在电力行业中应用日益广泛，不仅能量转化率较高，也在一定程度上推动了我国清洁能源的开发，为环境保护作出了巨大贡献。在风电工程建设中各项设备的吊装是重难点内容，吊装高度大，体积大，对此我们要掌握风电吊装技术要点，保证风电工程建设的顺利进行。这样才能保证风力发电能量转化率的提升，也降低风电吊装中的安全隐患。
　　1 风电吊装技术概述
　　1.1 风电吊装技术特点与要求
　　风电吊装的过程中高度一般超过140m，由于不同机型设备质量不一样，塔架高度也有较大差异，并受到风力分布的影响。因为风险尺寸很大，通常大于90m，单体质量在70t以上，作业环境也非常复杂，如所在地形比较复杂，会受到大风的影响，这对风电吊装技术有了较高要求，确保合理选用吊装作业方案与设备[1]。要根据风机单机实际特性制定吊装施工方案，风电场的机组较多，经常为几十台乃至上百台，在风电吊装时需要在较大范围内移动施工，这要求风电安装施工时满足便捷的要求，確保专场的顺利进行。
　　由风电吊装技术特点与要求能够得出，在选择风电吊装设备与制定施工技术方案的过程中会受到多个因素的影响，如地理环境、场内道路情况和设备参数等，其中设备参数主要体现在机舱尺寸、质量和塔架高度等方面。对于施工方案与设备的选择，必须要有较强的起重与防风能力，能够适应各种场地，不仅专场方便，也能提升风电吊装施工的效率。
　　1.2 基于风机主机的吊装技术
　　在风机吊装中选择基于风机主机的吊装方案，主要从风电机组主机与塔筒结构特征出发，借助新型专用设备完成吊装作业。专用设备通常包括起升机构、自升机构、门架结构、底架结构、变幅机构、导向机构、抱紧装置、引进装置、防护装置、液压系统和电气和电控等机构组成。对自升机构来说，能够完成对专用设备的升降，起升机构在吊运发电机等风电机组各零部件的安装、拆卸等垂直作业中应用，变幅机构则能够达到吊装零部件安装位置水平调整规定。
　　分析风机吊装技术原理可知：主要借助专用设备的自升降机构带动设备沿风机塔筒升至风机主机下方的预定高度，并利用连接装置把专用设备与风机主机、塔筒进行固定，从能够变化的门架覆盖作业范围，借助起升机构装卸风机大部件，以及自升降机构完成对设备本体的拆卸与降落。
　　基于风机主机的吊装技术中，以及专用设备等，能够解决以往基于地面的吊装方案的不足之处，该技术优点包括以下几点：第一，该方案中没有塔身结构，通过风机主机已有高度把专用设备与机组主机相连，不同于其他地面起重机，避免受到起重机起升高度的影响。第二，该方案选择门架式臂架、油缸变幅，可覆盖风电机组吊装维护范围中全部零部件进行吊装与维护施工[2]。第三，利用原有的装置，能够保证设备起升、下降以及拆装等顺利进行。第四，借助模块化设计方式，不仅简化了结构，也为拆装与运输创造了良好条件，具备较强的转场适应能力。第五，实现了成本的有效控制，也最大限度减少了对环境的影响。
　　2 风电吊装技术的现状分析
　　2.1 大型履带式起重机
　　大型履带式起重机不仅起重能力极强，也能够有效适应各种复杂场地，能够保证施工效率，尤其是可以带载行走，确保风机叶轮和机舱对接安装要求得到满足。在以往风机吊装中，主要借助履带式起重机安装风格电声，并完成机舱、塔架以及叶轮等大部件吊装施工。当场地与道路比较宽敞的时候，这种方法有利于履带式起重机作用得到充分发挥，若是道路比较狭窄、周围环境复杂，若是选择这种方法，在两台风机中必须对履带式起重机进行拆卸与安装，除了会增加工期以外，也提高了成本。此外，履带式起重机缺乏一定抗风的能力，尤其是侧向抗风能力非常薄弱，若是风机吊装中风力过大，则必须根据要求停止施工，而上段塔架与机舱需要当天进行安装，这样吊装作业就显得不够连贯，为安装进度与质量带来了不利影响[3]。风电吊装中因为转场次数较多，也没有专用转场设备协助运输，只通过已有履带作业，不仅效率不高，也严重磨损了履带。且履带式起重价格昂贵，在维护与转场运输时需要投入较大成本，从而大幅度增加了风机吊装成本，影响了最终的经济效益。
　　2.2 大型汽车起重机
　　在吊装风电设备的过程中，要想让叶片吊装有良好的条件，机舱吊装中起重机位置应该符合机舱与叶轮等吊装要求。通常起重机吊臂必须正对机舱中与轮毂连接的法兰，从而确保叶轮吊装保持在适当位置，这样要求改变起重机位置或偏航，从而达到叶轮吊装要求。大型汽车起重机也具备较强的起重能力，便于转移，机动性较好，当场地平整、环境较好时可以保证性能的有效发挥。风机起吊过程中应该让支脚落地，不能出现负载形式的情况，这让起重机面临着较大束缚，且汽车起重机对风载非常敏感，对此这种方案被选用的概率往往不高。
　　2.3 大型轮胎式起重机
　　大型轮胎式起重机与汽车起重机不一样，不仅车轮间距很大，在稳定性与对路面适应性上也有了很大提升，解决了汽车起重机的部分缺陷。同时轮胎式起重机转移速度很快，机动性较好，也弥补了履带式起重机在这些方面的不足。结合轮胎式起重机自身特性，在安装主流1.5MW机组风机的过程中，一般会选择超过5000kN的轮胎式起重机，并辅以至少500kN的汽车起重机。虽然轮胎式起重机包括了履带式起重机与汽车起重机等特性，不过支脚需要落地方可负载，不能带载行驶[4]。尤其是风电安装环境比较恶劣，安装高度不高，叶轮安装方位比较特殊时，使用轮胎式起重机会出现较大的局限。轮胎式起重机与履带式起重机、汽车起重机类似的高大臂架在面对风载时非常敏感，从而影响了轮胎式起重机在风电吊装中所发挥的作用。 　　3 风电吊装技术流程与要点
　　3.1 风电吊装技术流程
　　通常而言风电机组类型不一样，吊装设备也具备较大差异，以双馈异步风电机组为例，需要吊装的部件有塔筒、机舱和叶轮;在直驱同步风电机组吊装中，通常以塔筒、机舱、发电机和叶轮等部件为主。风电吊装时应该关注叶轮吊装的可操作性，并关注机舱或发电机吊装时主吊机械站位，确保达到叶轮吊装要求。通常来说主吊机械起重臂正对机舱或发电机与轮毂间连接法兰，能够为之后叶轮的吊装创造良好条件，也避免改变主吊机械位置、通过偏航等对机舱方向作出调整。结合风电吊装施工要求可知，具体吊装流程包括以下几点：吊装准备→支架→电抗器、电控柜→塔架Ⅰ段→塔架Ⅱ段→塔架Ⅲ段→机舱→发电机（机舱不含发电机）→叶轮组合→叶轮→吊装结束。
　　3.2 塔筒吊装要点
　　塔筒卸车要与吊装场地边缘保持较近的距离，并结合Ⅲ段、Ⅱ段、Ⅰ段顺序进行卸车，在吊装过程中结合Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段顺序吊装。在卸车的过程中要防止塔筒表面受到污染，需要借助沙袋、支架等做好保护工作，防止塔筒两端发生变形的情况[5]。在吊装塔筒的时候主要选择双机抬吊递送法，简而言之就是吊装塔筒需主辅两台吊车配合起吊，主吊机械吊装塔筒小直径端，副吊机械吊装塔筒大直径端，在吊装中当塔筒离开地面后，塔筒底部借助辅助吊车对塔筒底端与地面距离作出调整，防止塔筒底部和地面出现接触变形的情况，空中转90°确保塔筒保持竖直。在平移、起吊塔筒对接就位的过程中，在完成对塔筒的吊装后必须穿上高强螺栓，通过专用电动扳手预紧塔筒和基础环的高强螺栓，保证紧固达到要求，实现稳定性的提升。
　　3.3 机舱组件吊装要点
　　在吊装施工的时候要考虑风电机型机舱吊点布置情况，借助配套专用吊具，将专用吊具挂好。此外要想在地面实现对机舱起升方位的有效控制，防止机舱起升时旋转、磕碰主吊机械或塔筒。要注意导向风绳的长度，通常在机舱高度的2倍以下。由于螺孔中会残留很多尘土泥沙、铁锈和残渣等杂物，需要及时清理干净。
　　3.4 发电机组及叶轮吊装要点
　　发电机组是风电吊装中的一项重要内容，必须考虑到以下几点情况：第一，要与主吊机械加强配合，组装发电机专用吊具，吊具整合好后吊至发电机上部，进使用高强螺栓和工器具。第二，将2根导向风绳绑在发电机两侧吊耳，并彻底、全面清理法兰面。第三，对手拉葫芦进行调整，让轴和水平线保持3°上仰的夹角[6]。当准备工作结束后才能对风电吊装，让发电机和机舱能够有效的对接与紧固。在主吊机械摘钩过程中，作业人员需要将安全带系好，牢固进行固定后才能施工。叶轮吊装是风电吊装中的关键內容之一，在吊装前要结合叶片重心标识，保证吊点位置得到明确。
　　4 结语
　　总之，大力发展风力发电技术，有利于能源利用率的提升，在保护环境、减少污染上发挥着重要的作用。随着风力发电建设规模的扩大，为社会各界提供了充足的电力能源，由于风电项目非常特殊，施工中吊装和高空作业很多，主要出现问题将酿成重大安全事故。对此我们要提高对风电吊装的重视程度，不断改进技术方法，确保所有风电设备安装质量实现提升，为风电工程建设奠定良好基础。
　　【参考文献】
　　[1]崔丹丹，周玉龙.履带起重机风电吊装用揽风绳系统技术分析[J].建筑机械，2019（09）：51-53.
　　[2]张磊，邓国辉，颜昌禄，李峰，何春勇.风电安装平台运营优化[J].船舶工程，2019，41（S1）：369-371.
　　[3]郝洪峰，李志明，辛玉宽，韩洋.潮间带湿地风电机组吊装方法[J].中国电力企业管理，2019（21）：80-81.
　　[4]本刊讯.中复连众制造全球最大风轮直径海上风电叶片完成吊装[J].中国建材，2019（06）：87.
　　[5]吴德胜.海上风电机组吊装难点分析与对策[J].中国电力企业管理，2019（12）：32-33.
　　[6]田兴明，蔡亚森.起重机臂架风电吊装载荷工况性能研究[J].建筑机械，2019（04）：101-102.
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