山地风电场风机单叶片吊装技术

孙二涛

（中国电建集团河北工程有限公司，河北石家庄 050021）

0 前言

UPC台州黄岩风电场工程共有21台歌美飒单机容量2.0MW的风电机组，总装机规模42MW，每台风机在机舱内布置一台变电器，将机端电压升至35kV，由场内输电线路输送至场区新建升压站，最终接入电网。该风电场海拔高，起伏较大。场内施工道路设计路狭窄，且多急弯、陡坡，风机运输设备、吊装设备行走的难度较大。风机机位大多分布在独立山头上，风机吊装平台小，为风机设备卸货带来诸多困难。根据施工现场的场地条件及施工工期的要求，选择的风机设备的吊装机械为：一台200t汽车吊，一台500t履带吊，两台70t汽车吊。其中200t汽车吊作为主力吊车，70t汽车吊作为辅助吊车，主要负责塔架下段的吊装；500t履带吊主要负责塔架中段与上段、机舱、轮毂及叶片的吊装，70t汽车吊作为辅助吊车，负责塔架的抬吊。分两个工作面同时进行作业以便提高安装速度确保工期正常实施。

1 施工技术特点

风力发电机组组成及安装顺序一般为塔架、机舱、轮毂、叶轮。其中风力发电机组叶片安装一般分为叶轮地面组装、单叶片空中组对两种施工方法。采用单叶片空中组对比叶轮地面组装节约了施工场地，尤其狭小、陡峭的场地，更加灵活方便。叶轮以散件形式在空中组对，对地形要求低，同时解决了狭小场地设备无法接卸和组装问题。单叶片空中组对比叶轮地面组装，降低了设备荷载，主力吊车更易操控，减少了风速等天气因素的影响。值得一提的是吊装平台场地的缩小也减少了对绿色植被的破坏，压缩了对于土建施工以及环保的成本要求。

2 工艺原理

叶片吊具组合件由T型架、T型架吊链、叶片尾部支撑等组成，并按照设计及厂家安装手册要求现场组装。机舱偏航箱由旋转齿轮、旋转电机等组成。叶片吊具组装完成，调整T型架吊链调整叶片角度方便叶片空中对组；叶片安装前，机舱偏航箱安装和调试完成，并调整好轮毂安装孔角度。叶片组对完成，施工人员系好安全带、佩戴防滑鞋、双钩并确定双钩固定在机舱上，拆除叶片吊具前端吊带，吊具由叶片尾部移出。

3 叶轮组合安装工艺流程及操作要点

按照设计及厂家安装手册进行塔架吊装、机舱吊装、轮毂吊装，上述工序吊装结束后进行叶轮组合件的安装。

3.1 叶轮组合件安装

叶片T型吊具分为5段，中间由螺栓连接。叶片T型吊具组装完成后，对吊具各段连接处及整体进行检查，防止出现安全事故，检查合格后与叶片组装。

3.2 变桨系统组装

变桨系统由风机厂家进行指导、安装、调试。变桨系统组件由齿轮盘、护板、3个变桨泵等组成，齿轮盘安装在联轴器上，护板安装在齿轮盘上，齿轮盘安装完成后，3个变桨泵安装在齿轮盘上，变桨系统安装完成后由厂家指导操作。

3.3 叶片变桨

安装变桨系统，调整轮毂角度，设定轮毂与叶片对应法兰为A、B、C，现以轮毂在吊车左侧为例，为达到要求的方向，使用偏航控制箱按钮，转动机舱方向，使叶片C相应的轴承处于垂直位置，调整时使用传动装置来检查叶片B是否处于30度的位置，从而确保叶片C处于90度的位置。

3.4 叶片与吊具组装

4根吊带分别用于叶片T型吊具前后两端，前端8m5t吊带为主支撑吊带、8.5m3t吊带为辅助安全吊带，后端9m5t吊带为主支撑吊带、10m5t吊带为辅助安全吊带；叶片尾部支撑叶片T型吊具后端吊带配合支撑叶片，3根缆风绳分别在叶片T型吊具前后各一根，叶片尾部导向带捆绑一根，对叶片进行导向。

3.5 叶片与轮毂组对

3.5.1 叶片安装

以500t履带吊为主吊，使用叶片专用吊具，在确认吊钩位置垂直方向上与叶片重心重合后，起吊叶片，拆除叶片法兰处工装，起吊前叶片外壳平表面朝向地面及叶片前缘朝向机舱的前端，在叶尖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。以叶片0点为基准，通过变浆电机将变浆轴承零度位置调整到合适位置，使变浆轴承零度与叶片零度标记点对齐。对正标记位置，进行组对。在双头螺栓螺纹部分涂MoS2，安装所有螺栓、螺母和垫片以及与叶片对应的锁定块，使用液压扳手，上紧螺栓，固定叶片后，取掉导向螺栓，并使用锁定块的长螺栓代替。

3.5.2 叶片空中组对

以叶片0点为基准，通过变浆电机将变浆轴承零度位置调整到合适位置，将变浆轴承零度与叶片零度标记点对齐。通过液压变桨泵调整，使螺栓顺利的进入螺栓孔。安装叶片后，确保刹车卡钳处刹车手动泵读数为140bar，这样可以确保双锁定轮毂。第一片叶片安装后，当叶片处于86°～90°（垂直方向）时，锁定螺栓必须锁入与轮毂上的锁定槽，防止装配时转动。否则就应对锁定位置进行检查并重新设置，使用锁定块锁定叶片后，降低变压泵的压力。操作变桨泵，让变桨油缸里的油流回来，防止轮毂出现漏油情况，将轮毂所有工具回收到机舱，断开电磁阀中的变桨泵连接头和油管接头，退出轮毂。最后，松开吊车吊钩上的“T”型吊具，拆掉根部吊带，吊具从叶尖处退出，取掉“T”型吊具，叶片垂直时风绳导向袋自动掉落。使用锁定块锁定轴承，取出轮毂中所有工具，并在操作员撤离后，转动轮毂，开始安装叶片B，此时释放刹车钳中的手动液压泵压力，转动传动装置，使轮毂叶片B安装口转至安装位置。按以上步骤组对第二片、第三片叶片；三个叶片必须在一天内组装完成，做好防风措施，确保叶片、轮毂不会损坏。

4 风机吊装中的注意要点

（1）吊装前风场道路必须满足主力吊车通行，吊装场地平整坚实，满足主力吊车承压的要求；吊装场地必须满足起重机械的安装以及拆卸要求。

（2）吊装过程中力矩必须按照安装工艺施工，所有螺栓紧固完一遍后，才能进行下一遍力矩的紧固工作。严禁超打或欠打螺栓力矩，风机吊装完成后，应对高强螺栓力矩进行抽检验收。

（3）风速变化是影响风机吊装最大的因素。塔架、机舱、叶轮、叶片等部件吊装时，风速不应高于该机型安装技术规定。未明确相关吊装风速的，风速超过8m/s时，不宜进行叶片吊装；风速超过10m/s时，不宜进行塔架、机舱、轮毂等设备吊装。

5 结束语

随着国内风电行业的蓬勃发展，全国各地陆上风机可投资的地域资源在不断减少，尤其是北方戈壁、草原、平原等可投资兴建风场的地域在不断减少，迫使各风电投资方将目标转移至南方山地风资源丰富的地域，然而南方雨季及山地条件严重制约风机的安装进度。近年来国内山区风电场所处海拔越来越高，风机安装难度越来越大，投资方为了节约成本支出，风机组装场地面积压缩到极限，如何保证在紧张的工期内安全高效地完成风机安装，是每个风电施工企业而临的重要课题。单叶片安装最大的优势在于减少了整体叶轮安装造成的对抬吊叶片的隐性伤害，保障了叶轮整体的质量，为风机长期的安全运行提供了有力支持。此次浙江UPC黄岩风电场工程，通过采用单叶片空中组对的施工技术，解决了吊装平台面积狭小的困难，保证了施工进度、质量，使机组能够长期稳定运行，最终起到了经济、节能和环保效果。