金风1.5MW风力发电机分体安装施工技术

来源：职称驿站所属分类：电力论文发布时间：2012-08-02 09:46:13浏览：次

　　摘要：文章介绍了金风1.5MW风力发电机设备分体安装施工工艺流程以及吊装机械的选择方法。对塔筒、机舱、发电机、叶轮等主要设备的安装顺序、方法、要点及其注意事项，均进行了详细叙述。
　　关键词：分体安装、风力发电机；安装；施工技术
　　0.前言
　　风能发电作为可再生能源，对改善能源结构，减少环境污染，促进经济发展等方面具有重要作用。本文通过对中国十七冶集团有限公司承建的甘肃瓜州300MW自主化示范项目二期（250.5MW）风电场工程的实例，详细介绍了金风1.5MW风力发电机分体安装新型施工工艺技术和对风机设备吊装安全问题所采取的措施，为今后建设风电场提供了可行的技术实践。
　　1工程概况
　　甘肃龙源风力发电有限公司投资的甘肃瓜州300MW自主化示范项目二期（250.5MW）风电场，该项目位于甘肃省酒泉市瓜州县，由167台金风1.5MW风力发电机组成,工程计划2010年6月1日开工，2010年11月10日竣工。在施工过程中，采用分体吊装施工工艺新技术，不但降低施工成本，而且工期提前30天，保证了工程质量。受到业主和监理的一致好评，整个施工过程中无安全事故，安装质量优良，目前设备运行状况良好。
　　2主吊机的选择
　　主吊车的选择非常重要，直接关系到施工安全和成本。本工程采用金风1.5MW风力发电机，由三段塔筒组成，轮毂、发电机安装中心高度为67.8m，安装部件最大重量为发电机，重44t，该机型尺寸重量如下表：
　　金风1.5MW(GW82型)单台风机尺寸重量参数
　　序号名称尺寸（长度×宽度×高度）m 重量（t）备注
　　1 机舱 4.1×3.9×4.16m 11.8t
　　2 轮毂 φ3.73×4.875m 13.85t
　　3 单叶片 40.2m 6.085t
　　4 底段塔筒￠4..2×￠4.0×18.7m 43t
　　5 中段塔筒￠4.0×￠3.12×24.75m 44t
　　6 上段塔筒￠3.12×￠2.58×24.35m 28.27t
　　2.1吊装质量计算
　　设备的吊装质量按下式进行计算：
　　G设备吊装重量=（G0+G1+G2）*K1
　　其中：
　　G设备吊装重量———实际载荷，单位：t
　　G0———机舱的实际重量，单位：t；
　　G1———吊车吊钩的重量，单位：t；
　　G2———吊具的重量，单位：t；
　　K1———不均衡载荷系数，取1.2；
　　发电机重量44t，发电机专用吊具重量1t，吊车吊钩的重量2.5t
　　G设备吊装重=（44+1+2.5）*1.2=57t
　　2.2吊车的选择
　　通过重量计算、最高部件标高、现场条件及效益等综合分析：选用350t履带式起重机，主臂84m，20m工作半径，额定起重量61t，可满足发电机的吊装需求。
　　3、安装工艺流程及安装要点
　　
　　3.1基础环整理
　　3.1.1基础环法兰与塔筒底法兰对接标记：基础环法兰内侧面有一个明显标记，表明与塔筒底法兰的对接位置，一般这个标记对应塔筒门的方向。
　　3.1.2基础环水平度检查：用水平仪和标尺检查相隔120°的三个方向上（其中之一对应法兰对接标记）基础法兰面是否水平。测量点位于法兰中环，每个方向最少测量两次，最大水平误差平均不得超过安装手册的要求。
　　3.1.3检查基础环防腐层是否有损伤。如果有，应用白色的聚氨酯漆进行修补。
　　3.1.4使用钢丝刷、砂纸清除法兰连接面的铁锈和杂物。
　　3.2电控柜安装
　　将控制柜吊入基础环内的电抗器支架上方控制柜基础上，用螺栓连接固定。正面对着塔筒门方向，然后并排安装逆变器及电容器柜。视天气及安装情况,如有必要控制柜上部用帆布遮盖防止雨水或其它。
　　3.2.1电控柜、散热器柜支架（图5-2.1）
　　⑴、将电控柜支架和散热器支架吊至基础环内。
　　⑵、调整电控柜支架位置，使其下部的两个定位耳板与基础环内的定位耳板用螺栓连接。
　　⑶、散热器支架位置，安装电抗器平台的面板，使平台面板、电控柜支架和散热器支架连接成一个整体。
　　3.2.2电控柜、变流柜、水冷柜、散热器柜安装
　　⑴、用2根3t×12m吊带将变流柜、主控柜、水冷柜、散热器依次吊至相应安装位置并用螺栓固定可靠，螺栓无漏装；主控柜和水冷柜正面一致，与变流柜正面相对，并确保各个柜体平稳牢靠安装；
　　⑵、待柜体可靠连接到相应支架位置上后方可卸钩；如果下段塔筒不立即吊装，需用导向绳从各个柜体顶部四点固定，防止因大风带来安全事故，只有待塔架下段吊装时，方可拆掉牵引固定用导向绳；
　　⑶、各个柜体表面包裹的防雨、防尘、防污用塑料包装膜在吊装环节不允许拆离，防止雨水或其它污物侵蚀电器元件。
　　3.3塔筒吊装
　　3.3.1底段塔筒安装
　　(1)将四个吊装连接板固定到塔筒顶部法兰上。四个连接板必须放在一个方块内，彼此之间有相同数量的自由螺栓孔。固定到塔筒底部法兰上的吊装连接板必须布置在上部位置（即为12：00位置）。
　　(2)分别将350吨吊机和70吨吊机的吊钩用索具固定到塔筒的上下法兰上的连接板上。
　　(3)两吊机吊起塔筒，两吊机配合慢慢将塔筒吊到垂直状态，拆除70吨吊机的吊装连接索具和连接板。
　　(4)350吨吊机吊起底段塔筒慢慢降落使其位于基础上方，要保证塔筒的入口和控制柜的入口对正。然后将所有螺栓与法兰连接孔对正后，将塔筒落到基础上。
　　(5)分别在塔筒内侧和外侧将垫圈和螺母装到基础螺栓上，用电动扳手将一圈螺栓预拧紧。
　　(6)拆除塔筒顶部法兰上的吊具和吊装连接板。
　　（7）按照紧固力矩表中规定的紧固力矩设置液压扭力扳手，并按对角方式全部紧固螺母，然后画上标记。
　　3.3.2中段塔筒安装
　　（1）清理底段塔筒上法兰和中段下法兰，并在法兰面上呈S状涂抹密封胶。
　　(2)将四个吊装连接板固定到塔筒顶部法兰上。四个连接板必须放在一个方块内，彼此之间有相同数量的自由螺栓孔。固定到塔筒底部法兰上的吊装连接板必须布置在上部位置（即为12：00位置），对中段塔筒表面检查、清理、补漆，把中段塔筒与顶段塔筒连接螺栓放置在中段塔筒的上平台上固定。
　　（3）分别将350吨吊机和70吨吊机的吊钩用索具固定到塔筒的上下法兰上的连接板上。
　　(4)两吊机吊起塔筒，两吊机配合慢慢将塔筒吊到垂直状态，拆除70吨吊机的吊装连接索具和连接板。
　　（5）350吨吊机吊起中段塔筒至底段塔筒上方，慢慢回转至底段塔筒正上方，慢慢降落使其位于底段塔筒上方，要保证塔筒的爬梯对正。
　　（6）将中段塔筒底部法兰和底端塔筒顶部法兰对正后用螺栓连接，用电动扳手将一圈螺栓预拧紧。
　　（7）拆除塔筒顶部法兰上的吊具和吊装连接板。
　　（8）按照紧固力矩表中规定的紧固力矩设置液压扭力扳手，并按对角方式全部紧固螺母，然后画上标记。
　　5.3.3顶段塔筒安装
　　(1)清理中段塔筒上法兰和顶段塔筒下法兰，并在法兰面上呈S状涂抹密封胶。
　　(2)固定顶段塔筒上部吊装连接板和主吊机连接（钢丝绳、卸扣），固定顶段塔筒下部吊耳和辅助吊机连接（钢丝绳、卸扣）。
　　（3）对顶段塔筒表面检查、清理、补漆，把顶段塔筒与机舱的连接螺栓放置在上段塔筒的上平台上固定。
　　(4)主吊机和辅助吊机配合将上段塔筒翻身竖立，辅助吊机慢慢脱钩使塔筒重量全部由主吊机承担。辅助吊机收车，主吊机回转、变幅将塔筒吊装到中段塔筒法兰上方。
　　(5)主吊机慢慢将顶段塔筒爬梯与中段塔筒爬梯对正后落下，用螺栓将两法兰连接固定，先用用电动扳手将一圈螺栓预拧紧，松下吊机和卸下专用吊耳。随即用专用液压扳手对称进行第二次力矩紧固使其达到设计力矩要求。
　　3.4机舱安装
　　3.4.1机舱组对
　　⑴将机舱吊具及吊带安装好；
　　⑵用吊车将机舱起吊至机舱组装支架上并用螺栓紧固好；
　　⑶将两片左、右机舱底组件（下壳体）与机舱壳体用达克罗螺栓连接，要求螺栓、大垫圈、螺母规格正确，不得有漏装、漏紧固的螺栓。
　　⑷结合部位外表面用密封胶密封处理，要求整齐、均匀，并且用手指沾洗洁精水压实、抹光密封胶。
　　⑸左、右机舱底组件组装完成后，撕去拉伸缠绕膜，并安装吊物孔门及梯子。
　　3.4.2安装机舱顶部风向杆。
　　⑴在起吊前固定好风向标、风速仪支架，在机舱顶后部的安装孔位置安装支架，在支架支腿部涂抹密封胶后用螺栓固定。
　　⑵将风向标及风速仪安装在支架上，注意风向标及风速仪需装在提供的安装碗上再固定在支架上。风向杆的接地线一端固定在支架的安装位上，一端固定在机舱内的接地排线上。
　　3.4.3机舱安装
　　（1）用两条麻绳（溜绳）固定在机舱的前后两侧，六名安装工人在地面上对机舱的移动进行控制。
　　（2）把机舱专用吊具挂在主吊机上，吊机回转、变幅将专用吊具和机舱连接好，确认合格后，拆掉机舱支架，吊机慢慢起钩。
　　（3）塔顶安装人员指挥吊机将机舱吊至塔筒上方，指挥吊机将底部法兰与塔筒顶部法兰进行对接并用螺栓固定。
　　（4）用专用液压扳手对称地进行螺栓预紧，松下吊机，解除吊具。
　　(5)用专用液压扳手对称地进行螺栓的第二次力矩紧固，达到最终的力矩要求。
　　3.5发电机的吊装
　　3.5.1发电机的翻身
　　⑴发电机运输到现场时水平摆放,用专用工装将其卸下；
　　⑵在翻身前首先安装发电机翻身吊具。注意翻身吊具与横梁成900。
　　⑶在主吊机上安装手拉葫芦，另一端用吊带挂住动轴，并将此吊带用细钢丝绳绑到动轴法兰孔处（防止吊带滑落），注意防腐漆的防护。
　　⑷吊车将发电机吊到足够翻身的高度，在辅助吊车、手拉葫芦的配合下，将发电机翻转成900状态。
　　⑸使用手拉葫芦调节发电机定轴法兰面与垂直方向的倾斜角为3°。
　　3.5.1发电机的吊装
　　⑴在定轴法兰螺孔上等分安装三根导正棒，位置是：2点、6点（滑动门上部）、10点。
　　⑵用丙酮把发电机定轴法兰面、动轴法兰面清洗干净，注意法兰面不能有油。
　　⑶在发电机两侧吊装钢丝绳上各固定一根导向绳（导向、拆卸钢丝绳用)。
　　⑷将辅助吊车移开,主吊准备起吊。
　　⑸吊起发电机，将发电机定轴法兰与机舱法兰面调整对齐。
　　⑹利用导正棒对准机舱法兰,双头螺栓长的一端不涂MoS2(将旋入定轴法兰)，短的一端涂抹MoS2。双头螺栓规格为M36×300。
　　⑺按对角方向用电动扳手紧固螺母，用液压力矩扳手分三次力矩(1400N•m、2100N•m、2800N•m)上紧螺栓。
　　3.6叶轮组装、吊装
　　3.6.1.吊装机具配备及工具、辅助设备准备：
　　叶片吊带1根、200m风绳3根、液压力矩扳手一套、电动扳手一套、液压张拉器一套、46开口扳手2个、套筒（46）2个、3吨倒链1个、棘轮扳手一套、枕木若干、吊葫芦等辅助工具。
　　3.6.2.叶轮组对：
　　1）摆放
　　清洁叶片，将吊带装在叶片上,确认吊钩位置，垂直方向上与叶片重心重合，起吊前，在叶片的叶根和叶片主体靠近端面处适当位置通过叶尖护袋固定导向绳，在起吊过程中，设专人拉住导向绳，控制叶片移动。根据现场位置将三只叶片（“后缘”向上）围绕轮毂并对准轮毂安装孔成120°摆放，吊运过程注意不要让叶尖触地。
　　2)变桨（叶片-90°，后缘向上）
　　（1)拆齿形带
　　拆下变桨齿形带一端的压板螺栓8-M10×60-10.9（共3处），拆下齿形带,将齿形带用绳子绑扎固定好，避免在叶轮吊装过程中和吊装完成后损伤齿形带，将齿形带压板重新固定好。
　　（2）打开变桨锁。
　　（3）把吊带安装在变桨盘孔与辅助吊车吊钩上，通过辅助吊车拉吊带，缓慢旋转变桨盘到－90°位置。安装变桨锁定，锁住变桨盘。
　　3)叶片组对
　　（1)将双头螺栓旋入叶片法兰内，螺栓露出长度230mm。旋入叶片法兰部分螺纹不涂MOS2；用手旋入螺栓困难时应检查丝道是否有杂物并重新过丝，不得用电动扳手强行紧固旋入螺栓，防止螺纹损坏。
　　（2)将需用的螺栓、垫圈、螺母、MOS2放在轮毂内备用；
　　（3)用吊车及吊带,在确认吊钩位置垂直方向上与叶片重心重合吊起叶片，拆
　　除叶片法兰处工装；
　　（4)对正标记位置，进行组对。在双头螺栓螺纹部分涂MoS2，变桨盘区域安
　　装垫圈和螺母，变桨轴承处直接装螺母，不用加垫圈；
　　（5)使用液压扳手（加长套筒），分三次力矩(525N.m、782N.m、1050N.m)上紧螺栓；
　　（6)对组对完的叶片用泡沫（或枕木和垂直支撑）进行支撑；
　　（7)按上述步骤组对第二片、第三片叶片；
　　（8)如叶轮组对完成后不立即吊装，需要在现场放置，则必须对叶片进行支
　　撑并拉风绳,确保叶轮放置期间不会损坏。
　　4)挡雨环的安装
　　（1）画线：清洁叶片根部，移动挡雨环使其紧贴毛刷，沿着挡雨环边缘在叶片上画线；
　　（2)打胶：在叶片上距所画线25mm一周，打结构胶（10×0.2mm）；
　　（3）扳开挡雨环，将其移至打胶上方，紧贴毛刷，向下压紧，用绳捆扎，让胶充分固化，并用自攻钉固定挡雨环；
　　（4）安装挡雨环开口处连接板。边缘需倒角、打磨（防止吊装时磨损吊带），
　　所有标准件上打胶，在挡雨环与叶片处（画线部位）打胶密封。
　　5)导流罩上端盖安装
　　根据出厂对接标识，将上端盖吊至导流罩分体总成上，内部用螺栓连接，外
　　部结合处用密封胶处理。
　　3.6.7叶轮吊装
　　1）吊装过程(风速≥8m/s时禁止吊装叶轮,并准备好地锚、揽风绳等放风措施)
　　⑴在前2个叶片上安装吊带。在叶尖处通过叶尖护袋各固定二根导向绳；
　　⑵在第3个叶片上安装吊带，应尽量拉紧吊带，防止吊带向上滑动，损坏
　　叶片后缘用护具保护；
　　⑶在主吊钩上拴一根导向绳，在叶轮处于竖直状态时，把垂下来的绳在下方的叶片上绕几圈，叶轮与发电机安装孔对准时朝减少上开口的方向拽紧，便于安装；
　　⑷吊车同时起吊，主吊车慢慢向上，辅助吊车配合将叶轮由水平状态慢慢
　　倾斜并保证叶尖不能接触到地面。待垂直向下的叶尖完全离开地面后，辅助吊车脱钩，拆除叶片护具，由主吊车将叶轮起吊至轮毂高度。
　　⑸机舱中的安装人员通过对讲机与吊车保持联系，指挥吊车缓缓平移，轮
　　毂法兰接近发电机动轴法兰时停止；
　　⑹使用5t以上手拉葫芦从人孔处把叶轮拉向发电机动轴法兰，拉动牵引
　　绳配合吊车使轮毂变桨系统法兰面处于平行位置，旋下锁定销，把手轮顺时针旋转，一定要全部松开转子锁定装置，使用撬杠缓缓转动发电机以调整动轴法兰孔位置，螺栓涂MoS2并旋入。
　　⑺用电动扳手紧固后，用液压力矩扳手分三次力矩(1025N.m、1537N.m、
　　2050N.m)上紧螺栓；
　　⑻拆下吊带和导向绳。
　　2）.将叶片变桨为+90°位置
　　⑴将手拉葫芦1一边挂在变桨盘孔上，另一边挂在变桨支架上，同时将手拉葫芦2的一边挂在变桨盘稍上边的孔上,另一边挂在变桨支架的另一边上。
　　⑵拆掉0－900锁定销，用手拉葫芦拉变桨盘使变桨轴承旋转，当变桨盘的上端将转过变桨支架时,将手拉葫芦2拉紧,然后通过慢慢松手拉葫芦2和紧手拉葫芦1来使变桨盘缓慢旋转,旋转变桨盘到+90°位置。
　　⑶安装变桨锁定，锁住变桨盘。第三个手拉葫芦用于当手拉葫芦1需要调整其在变桨盘上的固定端时临时固定
　　注意:在操作时严禁人停留在变桨盘旋转平面位置装齿形带.
　　4.电气安装
　　4.1电缆的安装
　　（1）塔架内高压电缆的安装。
　　（2）机舱内电缆的安装。
　　（3）塔筒内电缆的安装。
　　（4）轮毂内电缆的安装。
　　（5）按图纸进行接线校验。
　　4.1.2.安装地面控制器
　　4.1.3.塔架底部的雷电保护导体的安装。
　　4.1.4清洁风力发电机组（WTGS），并对风机进行检验验收移交调试。
　　5单台调试、并网发电
　　配合生产厂家单台调试验收合格后，移交建设单位并网发电。
　　6质量控制措施
　　风机塔筒垂直度分三个阶段采取保证措施，即：设备进场前、安装过程中、以及最后验收检验。
　　6.1塔筒安装前，检查上道工序移交资料，并对基础环水平度进行实施复测，误差不能≥2mm.。
　　6.2塔筒进场前验收时，应检查塔筒上下法兰是否损坏或变形，以及外部油漆是否脱落等，如果有，要按照规范及设计要求进行整改。
　　6.3塔筒安装过程中应在螺栓达到规定扭矩后，观察塔筒两法兰接触面是否存在有间隙，间隙不能≥0.25mm。如果用0.25mm的塞尺可以碰到连接螺栓或者可以看到连接处有间隙，法兰间必须用薄垫片垫上。
　　6.4安装完成后，进行整体安装质量的最后验收检验。
　　7、安全措施
　　7.1认真贯彻执行各种安全操作及技术规程，不得违章操作。
　　7.2制定危害辩识、危险评价及控制措施。
　　7.3严格持证上岗纪律、严格工艺、工序纪律。
　　7.4提升作业时必须有专人统一指挥，严格遵守“十不吊原则”。
　　7.5不能在风速＞10m/s时进行吊装，做好防风及危险因素的应急预案。
　　7.6吊车行走临时道路必须压实，不能下陷或积水，满足吊车行走安全要求。
　　7.7起重钢索、吊具安全系数不小于6。
　　8总束语
　　风力发电作为一种新能源，已经引起全世界的普遍关注，按照科学发展观的要求，我国近几年也在沿海、边疆地区陆续建了不少风力发电场。采用分体吊装新技术，对于降低成本，提高质量，保证工期有积极作用。
　　追求“低成本、高效率”是建设单位的首要目标，风电建设门槛低、施工队伍水平良莠不齐，风电设备制造有的供不应求、有的产能过剩，这些问题对风电建设，尤其是给风机安装施工带来了安全、质量和效益等方面的问题。作为施工单位，无论在高山、在草原还是在沿海滩涂，如何结合工程实际情况，合理选择吊装设备，留足安全系数，采取足够的安全措施，确保人员、吊装设备和风机设备安全是重中之重。
　　参考文献
　　1中国国家标准化管理委员会GB/T19568-2004风力发电机组装配和安装规范【S】中国标准出版社2004北京
　　2中国国家标准化管理委员会GB/T1231-2006钢结构用高强度大六角头螺栓大六角头螺母垫圈技术条件【S】中国标准出版社2006北京