5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法

5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法1前言5MW風(fēng)力發(fā)電機組是目前我國已投產(chǎn)運行的陸上超大型發(fā)電機組，機組的重量、體積和安裝高度等參數(shù)都比常規(guī)風(fēng)電機組有大幅度提高，單臺機組整體重量達1000t，其中最重單件部件機艙重約300t,安裝高度超過100m。風(fēng)電場多位于山區(qū)，地形復(fù)雜，風(fēng)電機組安裝平臺和進場道路修整難度大，且大面積的修整會造成嚴(yán)重的環(huán)境破壞和水土流失。針對上述特點，以三項關(guān)鍵技術(shù)為指導(dǎo)，形成《5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法》，并在魯能康保屯墾二期風(fēng)電場工程中成功應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。5MW陸上型風(fēng)力發(fā)電機組分體式吊裝技術(shù)經(jīng)中國電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會鑒定達到國際先進水平，5MW陸上型風(fēng)力發(fā)電機組塔筒吊裝技術(shù)及葉輪吊裝鎖緊定位技術(shù)經(jīng)山東省經(jīng)濟和信息化委員會鑒定均達到國際先進水平。本工法獲批2014年度電力建設(shè)行業(yè)工法，關(guān)鍵技術(shù)獲2015年度電力建設(shè)科學(xué)技術(shù)進步獎，獲2015年度電力建設(shè)QC成果一等獎，論文獲評中國電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會2013年度優(yōu)秀吊裝論文?！?MW陸上型風(fēng)力發(fā)電機組分體式吊裝方法”取得國家發(fā)明專利，“風(fēng)機機艙吊裝專用吊具及吊裝結(jié)構(gòu)”、“一種風(fēng)力發(fā)電機組葉片鎖緊裝置”取得實用新型專利。2特點2.0.1本工法將機艙分體為機艙主體、發(fā)電機、專用維護起吊裝置和頂部罩殼四部分，降低了單件最大起吊重量，提高了吊裝的安全性。2.0.2本工法減小了風(fēng)電機組安裝平臺面積，降低了運輸?shù)缆芬螅畲笙薅鹊谋Ｗo了生態(tài)環(huán)境。2.0.3本工法利用發(fā)電機定位裝置和同軸度檢測技術(shù)提高了機艙分體后組裝的精度，保證了安裝質(zhì)量。2.0.4本工法對機艙主體吊具進行重新設(shè)計，在吊裝過程中使機艙保持水平，保證5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法了機艙主體安裝質(zhì)量和精度。2.0.5本工法塔筒吊裝使用滑輪平均分配吊索具載荷，解決了細長類大型設(shè)備豎立難的問題。2.0.6本工法采用專用鎖緊裝置鎖緊葉片，確保葉輪吊裝過程中葉片不會轉(zhuǎn)動，保證了設(shè)備吊裝安全。3適用范圍本工法適用于5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組的安裝，也適用于其它同類型風(fēng)力發(fā)電機組安裝。4工藝原理力矩平衡原理力矩平衡是指作用在物體上幾個力的合力矩為零，公式為ZF=0,ZF=0,ZM=0 (4.1)x y分體前機艙整體和分體后發(fā)電機、專用維護起吊裝置和頂部罩殼的重量和重心位置已知，根據(jù)力矩平衡原理計算出機艙主體(機艙整體去除發(fā)電機、專用維護起吊裝置和頂部罩殼)的重量和重心位置。依據(jù)新的重心位置重新設(shè)計吊裝索具。機艙整體重量為G，機艙重心到回轉(zhuǎn)中心距離為L。機艙主體、發(fā)電機、專用維護起吊裝置和頂部罩殼重量分別為 G「G「G3、G4；距離回轉(zhuǎn)中心的距離為Z、L「L3、L4。根據(jù)力矩平衡原理有：GXL=G1XL1+G2XL2+G3XL3+G4XL4 (4.1.1-1)G=G1+G2+G3+G4 (4.1.1-2)計算出分體后機艙主體的重心到回轉(zhuǎn)中心距離為X。機艙分體后降低了最大單件起吊重量，根據(jù)力矩平衡原理，主吊機械作業(yè)半徑不變，起重力矩變小，這樣就能選擇較低規(guī)格和性能的吊裝起重機械。定滑輪原理定滑輪實質(zhì)是個等臂杠桿，動力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑R,如圖4.2-1所示。根據(jù)杠桿平衡條件可得出定滑輪可以改變用力的方向，但是不省力和不省距離。圖4.2-1定滑輪如圖4.2-2所示，利用定滑輪原理設(shè)計塔筒平衡吊裝索具系統(tǒng)，鋼絲繩穿過滑輪后分別與吊耳相連，兩端拉力相等；隨著塔筒豎立，滑輪兩邊鋼絲繩長度差值逐漸變小，直到塔筒完全豎立，兩邊長度相等。圖4.2-2塔筒起吊索具三維六自由度定位原理三維六自由度定位原理是指物體在空間具有六個自由度，即沿x、y、2三個直角坐標(biāo)軸方向的移動自由度和繞這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動自由度，如圖4.3。因此，要對物體定位，必須限制六個自由度。

5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法圖4.3物體的六個自由度發(fā)電機定位裝置由兩套定位塊組成，每套定位塊又分為相互配合的上塊和下塊，如圖4.3.1所示。通過兩套定位塊限制發(fā)電機的六個自由度，實現(xiàn)定位功能。葉片與變槳軸承通過高強螺栓連接，變槳軸承已通過各部件的安裝限制了五個自由度，只剩繞葉片方向的轉(zhuǎn)動。葉片鎖緊裝置一端卡住高強螺栓頭部，一端固定在輪轂內(nèi)的支座上。該裝置限制了變槳軸承第六個自由度，實現(xiàn)了葉片鎖緊的目的。5工藝流程及操作要點工藝流程:其它五段塔筒安裝機艙分體其它五段塔筒安裝機艙分體機艙主體吊裝分體部件吊裝葉輪地面組合葉輪吊裝

圖5.1工藝流程圖操作要點地基處理及機械設(shè)備布置結(jié)合5MW風(fēng)機各部件重量、起吊高度和外形尺寸，選定風(fēng)機安裝時所使用的主吊機械1000t履帶吊、輔吊機械150t履帶吊，確定安裝場地大小和地耐力要求，要求地耐力20t/m2,機械作業(yè)場地平整度W1°,設(shè)備擺放場地平整度W3°。底段塔筒安裝1對墊板法蘭水平度及基礎(chǔ)接地電阻進行測量，檢查清理法蘭面、螺栓孔。要求水平度在4mm以內(nèi)，接地電阻W4。。2在墊板法蘭螺栓內(nèi)外側(cè)各涂抹一圈密封膠，在螺栓螺紋部分涂抹潤滑脂。3底段塔筒吊裝1）吊耳安裝和索具拴掛5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法在塔筒上下法蘭吊點位置分別安裝主、輔吊機械專用吊耳并拴掛吊裝吊具。2）塔筒豎立兩臺起重機械同時起鉤，塔筒離開地面后，主吊機械繼續(xù)起鉤，輔助起重機械配合。待塔筒豎立后，拆除輔助吊車吊具。整個起吊過程要保持垂直起吊，嚴(yán)禁歪拉斜吊。圖5.2.2-1塔筒豎立3）底段塔筒就位安裝主吊機械吊裝底段塔筒，下部法蘭螺栓孔穿過預(yù)埋地腳螺栓，落到墊板法蘭上（見圖5.2.2-2）,測量塔筒垂直度偏差，標(biāo)準(zhǔn)為W1%。已安裝高度，測量位置偏差，控制在2mm以內(nèi)。初緊地腳螺栓螺母，主吊機械脫鉤。

圖5.2.2-2底段塔筒就位安裝基礎(chǔ)二次灌漿和底段塔筒螺栓終緊找正安裝完底段塔筒后，對基礎(chǔ)進行二次灌漿，待強度合格后進行底段塔筒螺栓終緊，螺栓終緊分別按照終緊值的 50%、80%、100%分三次進行，每次間隔時間不少于30分鐘。其它五段塔筒安裝利用主輔吊機械相互配合進行其它五段塔筒的吊裝。具體安裝工序同底段塔筒安裝?？刂扑泊怪倍绕頦1%。已安裝高度。機艙主體吊具設(shè)計根據(jù)工藝原理4.1.1計算出分體后機艙主體重心位置，設(shè)計吊裝索具。設(shè)計出的機艙主體吊裝索具由吊裝帶1、吊裝帶2、吊裝帶3、吊裝帶4、吊梁及卸扣組成，具體見表5.2.5和圖5.2.5。機艙主體吊裝（分體吊裝）吊具選用清單表5.2.5吊具規(guī)格數(shù)量備注卸扣J<-BX175-412吊裝帶1J&LRH01-150-L508025MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法吊裝帶2J&LRH01-150-L4920吊裝帶3吊裝帶4吊裝帶2J&LRH01-150-L4920吊裝帶3吊裝帶4J&LRH01-150-L2180J&LRH01-150-L5480吊梁圖5.2.5機艙主體吊裝重心圖機艙分體分體前在機艙外部搭設(shè)工作棚，做好防風(fēng)、防雨、防塵措施。機艙分體為：機艙主體、發(fā)電機、專用維護起吊裝置及頂部罩殼。發(fā)電機拆除前，在發(fā)電機及支座上安裝定位裝置，限制發(fā)電機6個方向自由度，保證發(fā)電機安裝精度。拆除過程做好技術(shù)記錄。

圖5.2.6發(fā)電機定位裝置安裝機艙主體吊裝1掛好機艙主體吊裝索具，在機艙頭尾各拴1根穩(wěn)定機艙主體用的纜風(fēng)繩。起吊機艙主體，拆除運輸支架，安裝偏航雷電保護爪和定位銷。繼續(xù)起鉤，用纜風(fēng)繩控制機艙主體方向，使機艙主體口朝向起重臂，保證葉輪吊裝時能夠正對機艙。2起吊機艙主體至頂段塔筒法蘭上方，用機艙定位銷定位，螺栓孔對正后穿裝螺栓，在吊車配合下以十字對角法初緊螺栓。初緊后吊車松鉤拆除吊具，拆下定位銷，安裝定位銷處螺栓。圖5.2.7機艙主體就位5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法用電動扳手初緊完所有螺栓后，嚴(yán)格按照螺栓緊固力矩要求用液壓力矩扳手進行螺栓終緊。為防止大風(fēng)從頂段塔筒上部持續(xù)吹入，引起塔筒的晃動，要求頂段塔筒安裝后必須立即進行機艙安裝。分體部件的安裝1發(fā)電機安裝發(fā)電機吊裝前清理發(fā)電機和支架接觸面。在發(fā)電機吊耳上安裝好吊具后，吊至機艙內(nèi)部安裝位置，利用定位裝置將發(fā)電機準(zhǔn)確就位（見圖5.2.8），安裝好連接螺栓、螺母和加長套，用液壓板手依次擰緊螺母。圖5.2.8發(fā)電機安裝2聯(lián)軸器和聯(lián)軸器罩的安裝1）安裝聯(lián)軸器發(fā)電機側(cè)膜片組，清潔脹緊裝置內(nèi)孔表面和發(fā)電機軸頭，將帶膜片組的法蘭和脹緊裝置推入發(fā)電機軸頭，調(diào)整安裝尺寸保證制動盤表面和脹緊裝置法蘭表面距離滿足要求。均勻擰緊脹緊裝置上的螺栓至終緊力矩。2）清潔中間體和膜片組的安裝面，轉(zhuǎn)動齒輪箱側(cè)組件和發(fā)電機側(cè)組件，使兩邊膜片組上安裝螺栓對準(zhǔn)在同一條線上，裝入連接螺栓，裝入中間體，手工擰緊安裝螺栓和螺母，讓力矩限制裝置在發(fā)電機一側(cè)。將鎖緊螺母上所有脹緊螺栓松開，10手?jǐn)Q緊鎖緊螺母直到膜片之間沒有間隙，將鎖緊螺母擰松1/4圈。手工交叉擰緊十字形分布的4個脹緊螺栓，交叉擰緊這4個脹緊螺栓后，再分兩次均勻擰緊所有脹緊螺栓。最后再用力矩扳手反復(fù)擰所有脹緊螺栓2遍。3專用維護起吊裝置安裝將專用維護起吊裝置吊起至機艙上方，調(diào)整位置后將其放置到機艙軌道上。4頂部罩殼安裝將頂部罩殼吊至機艙上方，使頂部罩殼與和機艙罩貼合，擰緊連接螺栓。在機艙內(nèi)部沿罩殼對接處填充密封膠。葉輪組合1在葉片吊點處和吊帶之間墊上前后緣的保護板，拴掛吊帶（見圖5.2.9-1）。2將葉片吊起，拆除葉根與葉尖支架，緩慢對向輪轂（見圖5.2.9-2），緊固葉片連接螺栓，安裝葉片鎖緊裝置（見圖5.2.9-3）。組裝完的葉片在距葉片根部35.5m處用支架支好墊牢。按上述步驟組裝第二片、第三片葉片。吊帶1 K吊234DOO圖5.2.9-1葉片重心及吊點11

5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法圖5.2.9-2葉輪組合圖5.2.9-3葉片鎖緊裝置葉輪吊裝1拴掛葉輪吊裝索具。2拆除輪轂支架連接螺栓，主副吊車同時起吊，直到輪轂離開地面1.5m，清理對接螺栓孔、法蘭面，安裝輪轂與機艙主軸連接螺栓。12

圖5.2.10-1葉輪吊裝主吊吊具3在輪轂法蘭面安裝三根定位銷。4將葉輪由水平起吊到豎立狀態(tài)，拆除輔助吊車索具。將葉輪起吊到安裝位置并安裝到位。圖5.2.10-2葉輪安裝就位13

5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法5拆除葉輪吊具、葉尖護套和纜風(fēng)繩，三只葉片均變槳至順槳位置，拆除葉片鎖緊裝置。6材料與設(shè)備需用材料與設(shè)備清單 表6序號名稱型號/規(guī)格單位數(shù)量備注1履帶式起重機1000t臺1主吊機械2履帶式起重機150t臺1輔助機械3汽車式起重機50t臺14挖掘機1m3臺15壓路機12tt臺16裝載機3m3臺17柴油發(fā)電機20kw臺18風(fēng)機設(shè)備吊具套19鋼卷尺50m把2經(jīng)計量檢定合格10電動扳手按螺栓緊固力矩臺2經(jīng)計量檢定合格11液壓力矩扳手按螺栓緊固力矩臺3經(jīng)計量檢定合格12水準(zhǔn)儀臺1經(jīng)計量檢定合格13經(jīng)緯儀臺1經(jīng)計量檢定合格14萬用表個1經(jīng)計量檢定合格15搖表個1經(jīng)計量檢定合格16游標(biāo)卡尺200mm把1經(jīng)計量檢定合格17平面度檢測儀臺1經(jīng)計量檢定合格18同軸度檢測儀臺1經(jīng)計量檢定合格19橢圓度檢測儀臺1經(jīng)計量檢定合格20塞尺套1經(jīng)計量檢定合格1421風(fēng)速儀套1經(jīng)計量檢定合格22安全帶標(biāo)準(zhǔn)全身式條1023開口扳手8mm—85mm套124滅火器干粉8kg個525防墜繩m10026對講機部627安全警戒繩m20028纜風(fēng)繩①30mmm60029潤滑脂kg1030密封膠kg207質(zhì)量控制7.0.1嚴(yán)格執(zhí)行《機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》GB50231-2009、《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》GB50168-2006、《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》GB50236-2011、《風(fēng)力發(fā)電機組裝配和安裝規(guī)范》GB/T19568-2004、《風(fēng)力發(fā)電機組驗收規(guī)范》GB/T20319-2006等標(biāo)準(zhǔn)。7.0.2上道工序驗收不合格或未進行驗收，不得進行下道工序施工。7.0.3在搭設(shè)好的工作棚內(nèi)進行機艙分體，做到防風(fēng)、防雨、防塵。7.0.4發(fā)電機安裝定位裝置，利用六自由度定位原理控制發(fā)電機安裝精度。7.0.5油路管道接頭利用膠帶包好，防止灰塵等雜物進入。7.0.6風(fēng)機各部件連接高強螺栓穿裝齊全，按十字對角法進行緊固。7.0.7在吊裝或設(shè)備組合時加墊軟性制品，防止損壞、碰傷設(shè)備表面。7.0.8風(fēng)機設(shè)備附屬配件在安裝前要保存在設(shè)備運輸?shù)哪鞠鋬?nèi)，并用帆布遮蓋好。7.0.9風(fēng)機設(shè)備安裝質(zhì)量要求執(zhí)行表7.0.9。風(fēng)機設(shè)備安裝質(zhì)量要求 表7.0.9測量項目控制要求檢測方法15

5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法基礎(chǔ)環(huán)水平度W4mm水準(zhǔn)儀基礎(chǔ)接地電阻W4Q搖表塔筒垂直度^1%0已安裝高度經(jīng)緯儀螺栓孔直徑誤差W2mm游標(biāo)卡尺螺栓孔橢圓度W1mm橢圓度檢測儀法蘭平面度誤差W0.5mm平面度檢測儀聯(lián)軸器同軸度誤差W0.1mm同軸度檢測儀8安全措施8.0.1施工中嚴(yán)格遵守《電力建設(shè)安全工作規(guī)程 第一部分：火力發(fā)電》DL5009.1-2014(原DL5009.1-2002)、《起重機械安全監(jiān)察規(guī)定》質(zhì)檢總局令第92號、《風(fēng)力發(fā)電場安全規(guī)程》DL/T796-2012等規(guī)定。8.0.2利用風(fēng)速儀進行風(fēng)速測量，掌握現(xiàn)場實際風(fēng)速；及時收聽天氣預(yù)報，掌握未來24h內(nèi)的天氣變化情況。8.0.3施工時嚴(yán)格執(zhí)行表8.0.3中的要求。安全控制要求表8.0.3控制項目要求檢測方法主吊機械鋪設(shè)墊板水平度W1°水準(zhǔn)儀安裝平臺地耐力大小三20t/m2回填土壓實度報告塔筒及機艙安裝風(fēng)速要求W10m/s風(fēng)速儀葉輪組合及吊裝風(fēng)速要求W8m/s風(fēng)速儀風(fēng)機設(shè)備接地電阻W4Q搖表單機起吊負荷率W90%力矩顯示器雙機抬吊負荷率W80%力矩顯示器8.0.4吊裝前對吊裝機械做詳細檢查，安全裝置正常使用率應(yīng)達到 100%。8.0.5塔筒安裝前必須固定好臨時防墜繩和防墜器；多人同時攀爬塔筒時，每人間隔應(yīng)大于每節(jié)塔筒高度；攀爬塔筒時人員攜帶物品必須放置牢靠。8.0.6頂段塔筒安裝后須立即進行機艙主體吊裝。8.0.7在機艙頭部和尾部各拴1根纜風(fēng)繩，在主吊機械吊起的兩葉片尖部通過保護套各拴1根纜風(fēng)繩，每根纜風(fēng)繩安排4至5人進行溜放，控制設(shè)備方向。168.0.8每次設(shè)備吊裝前應(yīng)進行高空落物源的清理。8.0.9葉輪盤車時必須確定輪轂內(nèi)無任何人員和物品，任何人員禁止靠近葉輪。9環(huán)保措施9.0.1施工中嚴(yán)格遵守《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國水土保持法》、《建設(shè)項目環(huán)境保護管理條例》等規(guī)定。9.0.2根據(jù)環(huán)境管理目標(biāo)，進行逐條分解，制定具體保護措施。9.0.3施工完成后立即對風(fēng)機安裝平臺、設(shè)備運輸?shù)缆愤M行植被恢復(fù)。9.0.4對設(shè)備進場道路及風(fēng)機安裝平臺進行優(yōu)化設(shè)計，減少植被破壞。9.0.5設(shè)備包裝物和施工廢料分類收集處理。9.0.6添加或更換潤滑油時，要對工作區(qū)域的風(fēng)機設(shè)備表面包上紗布，防止?jié)櫥蜑⒙涑鰜砦廴驹O(shè)備，另外須將廢油用專用桶盛放回收。9.0.7杜絕燃油、機油等油料滲漏，減少有害氣體排放。10效益分析經(jīng)濟效益以魯能康保屯墾二期5MW風(fēng)機安裝為例，從以下兩方面進行經(jīng)濟效益分析：節(jié)省場地處理及植被恢復(fù)費用采用機艙分體吊裝技術(shù)，降低了設(shè)備運輸對道路的要求，降低了對安裝平臺大小和地耐力的要求，具有良好的經(jīng)濟效益（見表10.1.1）。道路、平臺修整及植被恢復(fù)節(jié)省費用表10.1.1項目原要求現(xiàn)要求節(jié)省工程量費用單價節(jié)省費用（元）道路修整（長3km）坡度7°，寬度10m坡度9°,寬度9m3250m320元/m365000平臺修整60m義50m55m義50m400m320元/