风力发电机组安装工法

风力发电机组安装工法

1、前言

随着世界经济的发展，作为节能环保的新能源，风电产业取得迅速发展。截止2010年，我国风电装机容量突破40000MW，海上发电也正式起步，随着风力发电新增装机速度的较快增长，风电场建设、并网发电、风电及吊装设备制造等相关领域技术也取得较大发展，日趋成熟。

河北华电蔚州风电有限公司甄家湾49.5MW风电场风机发电机组吊装设备采用650t履带吊作为主吊，辅助220t、75t汽车吊进行吊装，通过现场施工总结编写成风力发电机组安装工法。

2、工法特点

（1）在风电设备吊装过程中，由于场地海拔高，地形起伏大及风机设备重量大，吊装高度高，具有安装标准要求高、安全风险大的特点。采用履带吊辅助汽车吊进行设备吊装，安全系数相对较高。（2）吊装设备采用650t履带吊作为主吊，辅助220t、75t汽车吊进行吊装，此机械组合施工工艺科学，提高了工作效率，保证了安装质量。

（3）此工法的应用，缩短工期，降低施工成本，取得了良好的经济效益和社会效益好。

3、适用范围

适用于1.5MW、2MW、3MW等各类风力发电机组的安装。

4、风力发电机组安装的施工工艺原理

采用地面水平组装和空中立式组装相结合,利用履带吊和汽车吊组合分别按顺序把各大部件吊运至空中进行组对拼接,完成风力发电机组的安装。

5、施工工艺流程及工艺要点

5.1施工工艺流程

图5.1-1风力发电机组安装流程图5.2工艺要点

5.2.1机械设备的比选

根据设计要求，应采用650t履带吊或1200t汽车吊作为主吊，由于施工场地处于高山地区，地势起伏大，常年多风，采用1200t汽车吊虽转场速度较快，但对道路要求条件高，且安全系数较低，无法保证施工安全，最终选定650t履带吊作为主吊进行风机吊装。

5.2.2现场布置

合理布置施工场地，使施工的各个阶段都能做到交通便捷、运输畅通，以便人流、物流能顺利到达目的地，并尽可能减少反向运输和二次倒运。

综合考虑场机组平面布置、工程量、地质条件等因素，施工区域本着满足生产需要、方便施工、便于管理的原则进行划分，尽量减少施工干扰，紧凑布置、节约用地。见图5.2.2-1

图5.2.2-1吊装场地布置示意图

5.2.3基础环检查及接地电阻的摇测

（1）基础环的检查：检查基础环的防腐情况并清扫基础环法兰面；用水准仪检查基础环的水平度，根据设计要求，水平偏差控制在1mm 以内；检查基础环内电缆管及排水管的通畅性，并将其截至合适长度。（2）接地电阻的摇测：在连续5日未降水后，对风机电阻进行摇测，根据设计及相关规范标准要求，当电阻大于3.5Ω时禁止吊装，必须采取有效降阻（比如使用接地模块、放射线等）合格后方可吊装，避免日后风机遭受雷击而发生损毁。

5.2.4电器柜就位

用辅吊吊装电器柜支架，保证支架“0”标记与基础环“0”标记对齐，用不锈钢垫片垫平支架,然后依次将变频器柜、控制柜准确安放在底部平台上并紧固。

图5.2.4-1变频器柜、控制柜就位

5.2.5塔筒吊装

（1）吊装1至4节塔筒，辅吊吊塔筒的下端，主吊吊塔筒的上端，两吊机同时徐徐吊起塔筒离开地面约1m左右检查塔筒，如有必要必须进行清洗或修补，避免日后无法修补或难度增大。

（2）两吊机在指挥人员的指挥下，竖直塔筒，同时安装2到3根绳索到塔筒底部法兰上，用以辅助第一节塔筒与基础环对接，注意塔筒下法兰面不能接触地面。

（3）吊起塔筒并横向移动法兰，徐徐放低塔筒使其盖上电控柜和变频器柜。见图5.2.5-1、图5.2.5-2

图5.2.5-1塔筒起吊图5.2.5-2：塔筒就位（4）当塔筒下法兰平面距基础环法兰平面10cm左右停止下放，在保证两法兰“0”标记对中的情况下用撬棒引导法兰孔对中。

（5）安装预先放置好的螺栓、垫片和螺母，螺栓必须由下向上穿，垫片内孔倒角必须朝向螺栓头和螺母。见图5.2.5-3

图5.2.5-3螺栓垫片安装图

（6）用快速电动扳手预拧紧塔筒内圈所有螺栓约700Nm-1000Nm。

见图5.2.5-4、图5.2.5-5

图5.2.5-4螺栓预拧紧顺序图5.2.5-5螺栓拧紧顺序（7）放松主吊机吊构，用液压力矩扳手按顺序四点拧紧塔架内圈法兰接触连接的螺栓，注意此项工作是塔筒安装重点控制项目，必须严格按螺栓拧紧顺序施工，每次间隔不少于30min，拧紧力矩从塔筒安装参数列表中选取，同时施工过程中必须要求设备厂家技术人员到位进行监督检测，避免因螺栓拧紧不合格造成设备受力结构改变，从而损坏风机设备。

（8）安装外部走梯并连接内部照明电缆。

（9）按上述施工过程依次吊装剩余3节塔筒完成后，按要求安装

爬梯和爬梯助力器，用力矩扳手按未标明螺栓的力矩、拉力表中M8-M18螺栓给出的力矩值，固定爬梯上所有螺栓使其达到要求力矩。（10）严格按技术图纸有效连接塔筒内部接地系统，注意此项工作亦是塔筒安装重点控制项目，技术人员必须在场跟踪监督并及时进行检测，避免设备遭受雷击而发生损坏。

（11）第4节塔筒吊装完成后必须立即吊装机舱压顶，避免孤立塔筒在大风天气中摇晃而造成设备及附属配件的损坏。

5.2.6机舱吊装

（1）检查机舱：打开机舱包装进行检查，如有必要必须进行清洗或修补。

（2）在机舱顶盖上安装测风设备支架、航空灯及避雷针。

（3）固定机舱前吊具、机舱后吊具和安全风绳（固定在机舱前吊链

表5.2.5-1塔筒安装参数列表

7

表5.2.5-2未标明螺栓的力矩、拉力表

上）。

（4）试吊（机舱离地面约20cm）：此项工作是机舱安装重点控制项目，现场操作工人及技术人员必须使用后吊链上的花螺栓进行机舱纵向和横向水平的调整，使四根吊链都能受力,避免机舱起吊过程中受力不均发生设备倾斜摇晃而无法安装。见图5.2.6-1

（5）用平板锉刀除去第四段塔筒上法兰平面毛刺，并注射一圈硅胶用以密封防潮。

（6）机舱起吊到一定高度（机舱偏航盘高出塔架顶部法兰面25cm 左右）时，指挥吊车开始与塔架顶部法兰对中，使三个引导螺栓都进入正确的法兰孔位置，同时必须保证低速轴正对主吊机，以便后面叶轮的安装。

（7）两法兰面接触后开始安装螺帽，然后用电动扳手预拧紧所有螺栓700-1000NM扭矩，接着放吊钩到15t的预紧力，拆掉三个引导螺栓用电动扳手再次按螺栓预拧紧顺序预拧紧所有螺栓700-1000NM

图5.2.6-1机舱吊装

扭矩一次，同时用记号笔做好起始标记。

（8）吊钩继续保持15t提升力，用拉伸器顺序拧紧所有螺栓，并用记号笔做好起始标记，注意此项工作是机舱安装重点控制项目，要求同前述，待设备厂家技术人员对螺栓力矩检测合格后，用硅胶密封塔架顶平台与塔架内壁缝隙。

（9）在螺栓拧紧过程中，安装人员间歇安装避雷针、航标灯接线等。

（10）清理现场，收集工具，准备叶轮的起吊安装。

5.2.7叶片与轮毂组合

（1）用3只30t卸扣和2根10m扁平吊带（一折二成5m长使用）起吊轮毂和运输架并水平放置，将其固定在调平的4m×4m×10m的钢箱梁上，注意轮毂放置时要根据现场地形情况和吊车位置调整好3个叶根轴承法兰方向。

（2）拆掉包装，清洁轮毂轴承法兰平面和轮毂与低速轴连接法兰平面并检查有无损伤，如有必要必须进行处理并做好记录。

（3）使用安装电源盒（必须通400V交流电源进入轮毂直流柜）调整变桨驱动，必须使叶片轴承内圈“0”标记旋转到“-90”标记处。见图5.2.7-1、图5.2.7-2

图5.2.7-1变桨驱动调整

图5.2.7-2 “0”标记旋转到“-90”标记

（4）检查叶片无损伤后开始安装叶片吊具（吊钩要在叶片重心处），调节手动葫芦长度使叶片后椽向上、“0”标记朝向地面，清洗叶片并用MOS2润滑螺栓。

（5）将第一片叶片慢慢吊于轮毂叶根轴承法兰接口处进行组装。见图5.2.7-3

图5.2.7-3叶片与轮毂组装

（6）用手动葫芦微调叶片，使叶根部“0”刻度线零点与叶根轴承转盘上的“0”标记线对正，然后通过安装调试电源盒进行变浆微调，使叶片所有螺栓能顺畅装入变浆轴承孔中，带上螺母，使叶片的法兰端面与轴承端面贴合，然后用电动扳手预拧紧所有螺栓，拧紧力矩达到700NM。

（7）上述“0”标记的变桨驱动及微调是叶片与轮毂组合的重点控

制项目，必须严格按要求进行施工，如有必要必须要求设备厂家技术人员到场指导以方便安装。

（8）使用专用支架支撑叶片（离尖部12m的部位）并放置软的支垫物，待支撑物垫好后方可松开吊车和吊带，再用螺栓拉伸器顺序拉伸所有螺栓，注意此项工作是叶片与轮毂组合的重点控制项目，要求同前述，同时注意每次只能有18 个螺栓能够同时预紧。

（9）按照前面叙述要求，组装剩余两只叶片。

（10）施工中可能会出现在组装完叶轮后不能及时进行吊装的情况，所以叶片组装完成后，必须采取必要措施固定好叶轮，可用吊车吊住或采取铆钉固定，防止大风突袭，造成叶轮损坏。

（11）当施工现场不满足地面组装要求时，可采取空中组装，但施工工艺复杂，施做困难，安全系数低，此工程未采用。

5.2.8叶轮组件吊装

（1）连接固定轮毂总成板架上的雷电保护系统并检查合格，如有必要通知厂家来场处理。见图5.2.8-1

图5.2.8-1雷电保护系统的连接固定

（2）拆卸掉叶轮与低速轴联接处法兰面上最顶部M42 螺栓（叶轮处于安装位置时），同时装上M42×360 尖头对中螺栓（拧紧力矩350Nm）。

（3）采用293 清洗剂清理轮毂端面的防锈油，并清除止口端的毛刺。

（4）安装叶片防渗部件（叶根保护罩），用硅胶密封叶片和叶根保护罩的间隙。见图5.2.8-2

（5）吊板固定住叶轮作为主吊机起吊用的吊具。

（6）在两支叶片的叶根位置分别用2根30T扁平吊带或叶轮专用吊板固定住叶轮，同时在主吊点两侧叶片上分别套上风绳保护套，并对称携好四根φ18×120m 安全风绳，在风绳保护套内垫入硬纸壳以便顺利脱套。

图5.2.8-2硅胶密封间隙

（7）把吊带绕一圈束紧在Y 型风轮的叶片上并垫一块后缘保护套（距叶尖位置约12m 左右），吊带另一头挂于辅助吊机上，并稍微拉紧。

（8）在吊带上绑2根约20m长的安全风绳，每条安全风绳处安排两人去控制叶轮在松开轮毂运输架连接螺栓时发生的晃动。

（9）拆卸叶轮与轮毂运输架连接螺栓，指挥主辅吊机慢慢提升，距地面1.5m-1.7m时拆下轮毂最高处一根螺栓，安装一根更长的导向销，以便使叶轮与主轴法兰安装时更容易联接。

（10）主吊机起吊叶轮，辅吊机配合同步起吊第三只叶片，直到叶轮到达垂直位置，辅吊机必须保证第三只叶片的叶尖离地面有 1 米以上的距离。见图5.2.8-3、图5.2.8-4

（11）利用四条风绳调节叶轮上升方向，用人工推拉垂直向下的叶片，使轮毂配合面向下倾斜5 o，与低速轴法兰面仰角5 o相一致，然后利用主吊机和风绳把叶轮调整到法兰前方。

（12）主吊机小心把叶轮移向主轴法兰，此时释放高速轴刹车，将

导向螺栓销引导入法兰螺栓孔，随后微动主吊机将其余轮毂螺栓送入

图5.2.8-3起吊叶轮

图5.2.8-4叶轮由平位变为竖位

主轴法兰螺孔内，利用电动冲击扳手及液压拉伸器快速把全部螺帽拧到最终力矩的60%（实际是拉伸力的60%，534kN）。见图5.2.8-5

图5.2.8-5力矩施做

（13）高速轴刹车回到制动状态，调整叶轮锁定装置到锁定状态，

释放主吊机负荷，去掉主吊带，用主吊钩将吊带吊下。

（14）释放刹车和叶轮锁定装置，缓慢左右移动叶轮，把轮毂螺栓拉伸力拉到最终拉力890kN，同时随手将两叶片风绳保护套拉下。（15）关闭好所有顶部盖板，单根分别放下控制电缆和动力电缆，让其垂吊于塔架内。

（16）发电机与齿轮箱联轴部分安装是叶轮组件吊装的难点，必须要求设备厂家在场指导协助安装，其具体步骤如下。

1）将激光对中装置两部分分别固定在齿轮箱与发电机联动轴上，位置基本保持一致。见图5.2.8-6

2）用激光对中仪测量发电机输入轴与齿轮箱输出轴是否对齐，对中开始后分别在相对-45°，0°和+45°这三个位置计算偏差量，保证发电机输入轴比齿轮箱输出轴高1.8-2mm ；发电机输入轴向右（从齿轮箱往发电机方向）偏离齿轮箱输出轴 2.0-2.2mm；角度控制在0.1/100 范围内。如果没有对齐，通过调节槽螺母调节上下差，调节发电机调节螺母调节左右差。见图5.2.8-7、图5.2.8-8

图5.2.8-6激光对中装置固定

图5.2.8-7激光对中仪测量

图5.2.8-8调节螺母控制偏差

3）安装联轴器保护罩,对中工作完成。

（17）打扫机舱内卫生，收集工具，离开塔架，风力发电机组机械部分安装结束。见图5.2.8-9

图5.2.8-9吊装完成的风机

6、主要设备、机械及材料配置

表6-1风机设备参数表

表6-2主要设备、机械及材料配置表

7、劳力组织

表7-1主要劳力组织表

8、质量安全控制措施

8.1质量控制措施

（1）实行以项目经理为第一责任人、项目总工程师为质量主管责任人的质量责任制。

（2）加强一线施工人员的技术培训，针对施工特性和施工特点分阶段进行施工技术培训，全面提高施工人员的技术水平，确保施工质量满足设计要求。特殊工序的作业，如焊接作业等须由有资格的人员持证上岗操作。

（3）加强对业主提供产品的保管与控制，应根据材料与产品不同形状和特点加以防潮、防雨、防锈、防腐和防丢失等保护措施。（4）在安装的全过程中，技术人员负责对设备的结点、安装方向、安装顺序号等进行标识，并做好记录。

（5）各施工人员按经批准的方案所规定的步骤进行组装、吊装与就位的施工，并采用拦风绳或支撑杆等措施防止组装件的倾倒，并做好电气元件的测量和调试记录。

（6）建立机械保养台帐，保证施工过程中吊车、设备、吊具的完

好和使用。

（7）质量控制点

表8.1.3-1风机吊装质量控制点

8.2安全控制措施

（1）实行以项目经理为第一责任人的安全责任制。

（2）参加风机吊装人员必须持证上岗，并严格按《电业安全工作规程》、《汽车起重机和轮胎起重机安全规程》等相应规程和规范进行操作。

（3）对进入施工现场的工作人员都必须进行安全教育及安全、技术交底，签定安全责任书。

（4）施工现场处于林区，严禁带烟带火上山。

（5）在施工过程中，施工人员必须分工明确，责任明晰，在整个吊装过程中，要切实遵守现场劳动纪律，服从指挥，不得擅自离岗。（6）吊装机械必须按时进行保养，保证吊装工作的安全可靠。（7）在吊装施工前，应与当地气象站联系，了解天气情况，吊装机舱、塔架时要求风速小于10m/s，吊装叶轮时风速小于10m/s。（8）严禁机械带病作业，需送修的机械须及时修理，验收合格后方能继续投入使用，以保证整个安装活动的安全可靠。

（9）发生事故或遇不可抗力时，安装活动中的有关人员应听从现场负责人的指挥，尽量将设备置于安全地带并妥善保管，以减少损失程度。

（10）恶劣天气特别是雷雨天气，禁止进行安装工作，工作人员不得滞留现场。

9、工程实例及效益分析

河北华电蔚州风电有限公司甄家湾49.5MW风电场总共布设25台2MW风力发电机组，2011年10月7日开始吊装第一台风机，受降雨大风天气影响于2011年10月20日吊装完成，2012年5月26日第一台风机成功发电。目前，甄家湾风电场已成功吊装风机18台，发电5台，其它处于继续吊装及设备调试期间。

风机设备采用650t履带吊，辅助220t、75t汽车吊进行吊装，安全系数高。采用此工法，施工工艺科学，工序环环相扣，节省了安装时间，提高了工作效率，保证了安装质量，而且缩短了工期，降低了施工成本。

通过该工法的应用，使甄家湾49.5MW 风电场项目安装工程顺利实施，得到了业主和监理的一致好评，获得了一定的经济效益和良好的社会效益。