5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝工法

5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝工法前言5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是目前我國已投產(chǎn)運(yùn)行的陸上超大型發(fā)電機(jī)組，機(jī)組的重量、體積和安裝高度等參數(shù)都比常規(guī)風(fēng)電機(jī)組有大幅度提高，單臺機(jī)組整體重量達(dá)1000t，其中最重單件部件機(jī)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(jī)組安裝平臺和進(jìn)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(diǎn)，以三項(xiàng)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(jī)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(jì)效益和社會效益。5MW陸上型風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(dá)到國際先進(jìn)水平，5MW陸上型風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jì)和信息化委員會鑒定均達(dá)到國際先進(jìn)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(jìn)步獎(jiǎng)，獲2015年度電力建設(shè)QC成果一等獎(jiǎng)，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(jī)組分體式吊裝方法”取得國家發(fā)明專利，“風(fēng)機(jī)機(jī)艙吊裝專用吊具及吊裝結(jié)構(gòu)”、“一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片鎖緊裝置”取得實(shí)用新型專利。特點(diǎn)2.0.1本工法將機(jī)艙分體為機(jī)艙主體、發(fā)電機(jī)、專用維護(hù)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(jī)組安裝平臺面積，降低了運(yùn)輸?shù)缆芬?，最大限度的保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。2.0.3本工法利用發(fā)電機(jī)定位裝置和同軸度檢測技術(shù)提高了機(jī)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(jī)艙主體吊具進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在吊裝過程中使機(jī)艙保持水平，保證了機(jī)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(xì)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。適用范圍本工法適用于5MW陸上超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝，也適用于其它同類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝。工藝原理力矩平衡原理力矩平衡是指作用在物體上幾個(gè)力的合力矩為零，公式為ZF=0,ZF=0,ZM=0 （4.1）xy分體前機(jī)艙整體和分體后發(fā)電機(jī)、專用維護(hù)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(jì)算出機(jī)艙主體（機(jī)艙整體去除發(fā)電機(jī)、專用維護(hù)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(jì)吊裝索具。機(jī)艙整體重量為G，機(jī)艙重心到回轉(zhuǎn)中心距離為L。機(jī)艙主體、發(fā)電機(jī)、專用維護(hù)起吊裝置和頂部罩殼重量分別為G1、G2、G3、G4；距離回轉(zhuǎn)中心的距離為L1、L2、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(jì)算出分體后機(jī)艙主體的重心到回轉(zhuǎn)中心距離為L1。機(jī)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(jī)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(jī)械。定滑輪原理定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)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(jì)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(gè)自由度，即沿x、y、2三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動自由度和繞這三個(gè)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(gè)自由度。

圖4.3物體的六個(gè)自由度發(fā)電機(jī)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(jī)的六個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)定位功能。圖4.3.1發(fā)電機(jī)定位塊葉片與變槳軸承通過高強(qiáng)螺栓連接，變槳軸承已通過各部件的安裝限制了五個(gè)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(qiáng)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(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了葉片鎖緊的目的。5工藝流程及操作要點(diǎn)工藝流程:其它五段塔筒安裝 機(jī)艙分體機(jī)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(diǎn)地基處理及機(jī)械設(shè)備布置結(jié)合5MW風(fēng)機(jī)各部件重量、起吊高度和外形尺寸，選定風(fēng)機(jī)安裝時(shí)所使用的主吊機(jī)械1000t履帶吊、輔吊機(jī)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(jī)械作業(yè)場地平整度W1°,設(shè)備擺放場地平整度W3°。底段塔筒安裝對墊板法蘭水平度及基礎(chǔ)接地電阻進(jìn)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。。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。底段塔筒吊裝1）吊耳安裝和索具拴掛在塔筒上下法蘭吊點(diǎn)位置分別安裝主、輔吊機(jī)械專用吊耳并拴掛吊裝吊具。2）塔筒豎立兩臺起重機(jī)械同時(shí)起鉤，塔筒離開地面后，主吊機(jī)械繼續(xù)起鉤，輔助起重機(jī)械配合。待塔筒豎立后，拆除輔助吊車吊具。整個(gè)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(jī)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(jī)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(jìn)行二次灌漿，待強(qiáng)度合格后進(jìn)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(jìn)行，每次間隔時(shí)間不少于30分鐘。其它五段塔筒安裝利用主輔吊機(jī)械相互配合進(jìn)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(jī)艙主體吊具設(shè)計(jì)根據(jù)工藝原理4.1.1計(jì)算出分體后機(jī)艙主體重心位置，設(shè)計(jì)吊裝索具。設(shè)計(jì)出的機(jī)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(jī)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-L50802

吊裝帶2J&LRH01-150-L4920吊裝帶2J&LRH01-150-L4920吊裝帶3 J&LRH01-150-L2180 2吊裝帶4 J&LRH01-150-L5480 2吊梁圖5.2.5機(jī)艙主體吊裝重心圖機(jī)艙分體分體前在機(jī)艙外部搭設(shè)工作棚，做好防風(fēng)、防雨、防塵措施。機(jī)艙分體為：機(jī)艙主體、發(fā)電機(jī)、專用維護(hù)起吊裝置及頂部罩殼。發(fā)電機(jī)拆除前，在發(fā)電機(jī)及支座上安裝定位裝置，限制發(fā)電機(jī)6個(gè)方向自由度，保證發(fā)電機(jī)安裝精度。拆除過程做好技術(shù)記錄。

圖5.2.6發(fā)電機(jī)定位裝置安裝機(jī)艙主體吊裝1掛好機(jī)艙主體吊裝索具，在機(jī)艙頭尾各拴1根穩(wěn)定機(jī)艙主體用的纜風(fēng)繩。起吊機(jī)艙主體，拆除運(yùn)輸支架，安裝偏航雷電保護(hù)爪和定位銷。繼續(xù)起鉤，用纜風(fēng)繩控制機(jī)艙主體方向，使機(jī)艙主體口朝向起重臂，保證葉輪吊裝時(shí)能夠正對機(jī)艙。2起吊機(jī)艙主體至頂段塔筒法蘭上方，用機(jī)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(jī)艙主體就位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(jìn)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(jìn)行機(jī)艙安裝。分體部件的安裝1發(fā)電機(jī)安裝發(fā)電機(jī)吊裝前清理發(fā)電機(jī)和支架接觸面。在發(fā)電機(jī)吊耳上安裝好吊具后，吊至機(jī)艙內(nèi)部安裝位置，利用定位裝置將發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)側(cè)膜片組，清潔脹緊裝置內(nèi)孔表面和發(fā)電機(jī)軸頭，將帶膜片組的法蘭和脹緊裝置推入發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)一側(cè)。將鎖緊螺母上所有脹緊螺栓松開，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(gè)脹緊螺栓，交叉擰緊這4個(gè)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(hù)起吊裝置安裝將專用維護(hù)起吊裝置吊起至機(jī)艙上方，調(diào)整位置后將其放置到機(jī)艙軌道上。4頂部罩殼安裝將頂部罩殼吊至機(jī)艙上方，使頂部罩殼與和機(jī)艙罩貼合，擰緊連接螺栓。在機(jī)艙內(nèi)部沿罩殼對接處填充密封膠。5.2.9葉輪組合1在葉片吊點(diǎn)處和吊帶之間墊上前后緣的保護(hù)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）o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。34D0D圖5.2.9-1葉片重心及吊點(diǎn)

圖5.2.9-2葉輪組合圖5.2.9-3葉片鎖緊裝置5.2.10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(shí)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(jī)艙主軸連接螺栓。

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

5拆除葉輪吊具、葉尖護(hù)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(jī)1000t臺1主吊機(jī)械2履帶式起重機(jī)150t臺1輔助機(jī)械3汽車式起重機(jī)50t臺14挖掘機(jī)1m3臺15壓路機(jī)12tt臺16裝載機(jī)3m3臺17柴油發(fā)電機(jī)20kw臺18風(fēng)機(jī)設(shè)備吊具套19鋼卷尺50m把2經(jīng)計(jì)卜量檢定合格10電動扳手按螺栓緊固力矩臺2經(jīng)計(jì)卜量檢定合格11液壓力矩扳手按螺栓緊固力矩臺3經(jīng)計(jì)卜量檢定合格12水準(zhǔn)儀臺1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格13經(jīng)緯儀臺1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格14萬用表個(gè)1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格15搖表個(gè)1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格16游標(biāo)卡尺200mm把1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格17平面度檢測儀臺1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格18同軸度檢測儀臺1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格19橢圓度檢測儀臺1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格20塞尺套1經(jīng)計(jì)卜量檢定合格21風(fēng)速儀套1經(jīng)計(jì)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(gè)525防墜繩m10026對講機(jī)部627安全警戒繩m20028纜風(fēng)繩①30mmm60029潤滑脂kg1030密封膠kg20質(zhì)量控制7.0.1嚴(yán)格執(zhí)行《機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范》GB50231-2009、《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)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(yàn)收規(guī)范》GB50236-2011、《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝配和安裝規(guī)范》GB/T19568-2004、《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組驗(yàn)收規(guī)范》GB/T20319-2006等標(biāo)準(zhǔn)。7.0.2上道工序驗(yàn)收不合格或未進(jìn)行驗(yàn)收，不得進(jìn)行下道工序施工。7.0.3在搭設(shè)好的工作棚內(nèi)進(jìn)行機(jī)艙分體，做到防風(fēng)、防雨、防塵。7.0.4發(fā)電機(jī)安裝定位裝置，利用六自由度定位原理控制發(fā)電機(jī)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(jìn)入。7.0.6風(fēng)機(jī)各部件連接高強(qiáng)螺栓穿裝齊全，按十字對角法進(jìn)行緊固。7.0.7在吊裝或設(shè)備組合時(shí)加墊軟性制品，防止損壞、碰傷設(shè)備表面。7.0.8風(fēng)機(jī)設(shè)備附屬配件在安裝前要保存在設(shè)備運(yùn)輸?shù)哪鞠鋬?nèi)，并用帆布遮蓋好。7.0.9風(fēng)機(jī)設(shè)備安裝質(zhì)量要求執(zhí)行表7.0.9。風(fēng)機(jī)設(shè)備安裝質(zhì)量要求表7.0.9測量項(xiàng)目控制要求檢測方法

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(jī)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(jìn)行風(fēng)速測量，掌握現(xiàn)場實(shí)際風(fēng)速；及時(shí)收聽天氣預(yù)報(bào)，掌握未來24h內(nèi)的天氣變化情況。8.0.3施工時(shí)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(xiàng)目要求檢測方法主吊機(jī)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(shí)度報(bào)告塔筒及機(jī)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(jī)設(shè)備接地電阻W4Q搖表單機(jī)起吊負(fù)荷率W90%力矩顯示器雙機(jī)抬吊負(fù)荷率W80%力矩顯示器8.0.4吊裝前對吊裝機(jī)械做詳細(xì)檢查，安全裝置正常使用率應(yīng)達(dá)到100%。8.0.5塔筒安裝前必須固定好臨時(shí)防墜繩和防墜器；多人同時(shí)攀爬塔筒時(shí)，每人間隔應(yīng)大于每節(jié)塔筒高度；攀爬塔筒時(shí)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(jìn)行機(jī)艙主體吊裝。8.0.7在機(jī)艙頭部和尾部各拴1根纜風(fēng)繩，在主吊機(jī)械吊起的兩葉片尖部通過保護(hù)套各拴1根纜風(fēng)繩，每根纜風(fēng)繩安排4至5人進(jìn)行溜放，控制設(shè)備方向。8.0.8每次設(shè)備吊裝前應(yīng)進(jìn)行高空落物源的清理。8.0.9葉輪盤車時(shí)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。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(hù)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(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例》等規(guī)定。9.0.2根據(jù)環(huán)境管理目標(biāo)，進(jìn)行逐條分解，制定具體保護(hù)措施。9.0.3施工完成后立即對風(fēng)機(jī)安裝平臺、設(shè)備運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行植被恢復(fù)。9.0.4對設(shè)備進(jìn)場道路及風(fēng)機(jī)安裝平臺進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(shí)，要對工作區(qū)域的風(fēng)機(jī)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(jī)油等油料滲漏，減少有害氣體排放。效益分析經(jīng)濟(jì)效益以魯能康保屯墾二期5MW風(fēng)機(jī)安裝為例，從以下兩方面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析：節(jié)省場地處理及植被恢復(fù)費(fèi)用采用機(jī)艙分體吊裝技術(shù)，降低了設(shè)備運(yùn)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(jì)效益（見表10.1.1）。道路、平臺修整及植被恢復(fù)節(jié)省費(fèi)用 表10.1.1項(xiàng)目原要求現(xiàn)要求節(jié)省工程量費(fèi)用單價(jià)節(jié)省費(fèi)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60mx50m55m