山区低风速发电机组吊装施工技术综述

王培松 （中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011）

1 工程概况

安徽省岳西县高传牛草山风电场一期工程设计安装33台NJ100-1.5MW-80型风电机组，重约64t，该机组为水平轴，机组按GL2010 S型来定义，湍流强度I15＝0.18，空气密度1.225kg/m3。机组配套3张叶片，每张叶片长度为48m，上风向结构，单机额定功率为1500kW，轮毂中心高度为80m，转轮直径为100m。风机塔筒高度为78m，底端最大直径为4.4m，顶端最小直径为2.7m，单个塔筒总重161.4t。

2 低风速发电机组吊装的工程特点

①风电场海拔地势高，起伏大。

②风机位大多在独立山头上，机群分部广，吊装机械拆装和行走的难度大。

③吊装平台大多是山体降基或临近山体，吊装场地有限，使风机各部件的堆放、地面组装和吊装更加困难。

④风机机舱重量大，吊装高度大。

3 吊装前应具备的条件

3.1 风机基础验收

风机基础混凝土必须有当地具有相关资质的检测机构出具的试压块强度报告。风机基础回填且优先利用基槽中挖出的优质土或采用级配良好的土壤，回填土须分层碾压密实，回填干密度≥1.8t/m3，压实度≥0.95。基础环测平采用检验合格的水平仪进行测量，要求基础环倾斜度即法兰水平度偏差不得大于2mm。

QLY2400型轮胎起重机主要技术数据 表1

3.2 模拟运输

鉴于风机设备的特殊性，以及山路的坡度、转弯处、天气的影响，在运送风机设备前，特要求大型平板运输车进行模拟运行，以保证设备完好运输至吊装现场，设备完好率100%，在试运行前，安排专门人员协同驾驶员对即将运输的道路转弯处、坡度、风机位进行熟悉。

试运行期间，所有司机以及指挥人员、观察人员必须配备良好的无线通话设备，安排一轻型车辆作为指引，通过无线通话设备与后方运输司机将前方道路（尤其是高边坡以及转弯处）情况及时汇报，并要求一辆装载机随时待命，以防紧急情况时，及时牵引。

4 安装前的准备工作

4.1 外业准备

①用自动安装水准仪对基础环法兰面的水平度进行测量，确保水平度偏差不大于2mm，安排人员检查基础环连接螺栓孔数、间距是否与塔筒底部法兰相吻合，基础环平面度允许最大变形1.5mm；最大允许弓性变形外边0.5mm，内边1.5mm，法兰水平面对中最大允许角度偏差0.15mm。

②检查清理基础环表面及螺栓孔有无混凝土浇注飞溅物等杂质。

③安排人员将第一段塔筒与基础环连接的螺栓准备就绪，并用丝锥对螺纹清理干净，在螺纹处涂满MOS2润滑脂后放在基础环螺栓内侧，等待下一步工序的进行。

④检查塔筒各段是否有遗漏或损坏零件，检查平台支架与钢板固定是否牢固，是否有松动零件，检查LD、BD2导电轨母线连接螺栓是否紧固。

⑤由现场指挥者牵头，执行详细的安装作业计划。明确工作岗位，责任到人。明确安装作业顺序、技术要求、安全要求，明确各工序使用的安装设备、工具、吊具及辅助材料等。

⑥了解详细48h之内天气预报，确认安装当日气象条件适宜。

⑦清理安装现场，清理出大型车辆通道和足够风机吊装的施工场地。

4.2 内业资料准备

①确认吊车、吊车司机和吊车指挥所有的证件齐全。

②对底法兰进行测平，并形成文件。

③基础所用的水泥、钢筋等所有材料的测试报告，还有混凝土过养护期后的试块报告。

4.3 吊装设备选择

综合运输、吊装等条件，采用QLY2400型轮胎起重机能满足风机机舱大重量及大高度（120m）要求。主要技术数据见表1。

5 发电机组吊装施工

5.1 塔架吊装

5.1.1 第一节塔筒吊装

清扫基础环内混凝土地面，并用锉刀修整基础环上法兰面毛刺，用水平仪或激光测平仪检查其水平度，基础法兰螺孔以外平面连续注射硅胶以防雨水进入塔架内，并在螺纹处涂二硫化钼。将穿线电缆用的保护管截取合适长度，用平锉清除基础环上的接地连接座，用螺栓紧固4个接地扁钢。

固定上法兰的专用吊具，见图1。上法兰吊具必须以主吊机吊钩与地面垂直轴对称固定在上法兰平面上。下法兰吊具必须使辅助吊机吊钩与地面垂直固定在下法兰平面上。

两吊机同时徐徐吊起塔架离开地面约1m左右，清洗塔架未清洗的表面污物，必要时补漆或采取必要措施。两吊车在指挥人员的指挥下，竖直塔架。在竖直过程中，辅吊始终保持塔架下法兰面不能接触地面，见图2。

图1 固定上法兰的专用吊具

图2 塔筒起吊

第一段塔架与基础环对接，将2根或3根绳索系到塔架底部法兰，吊起塔架并横向移动塔架，使塔架放低，使其盖上电控柜和变频柜，徐徐将第一节塔架落下，见图3。当第一段塔架下法兰平面距基础环法兰平面10cm左右停止，用撬棒扳手的撬棒引导两法兰孔对中，注意两法兰零位标记一定要对正。

图3 第一节塔架落下图

主吊机提升力保持5t，安装预先放臵好的螺栓、垫片和螺母，注意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。接着用快速电动扳手按图4所示顺序预拧紧塔架内圈100个螺栓约700N·m～1000N·m，在预拧紧过程中用梅花扳手阻止螺栓转动。

图4 螺栓预拧紧顺序

预拧紧结束后，放松主吊机吊钩，用液压力矩扳手按图5所示顺序四点拧紧塔架内圈第一节塔架下法兰与基础环上法兰连接的螺栓（螺栓分三次拧紧，每次间隔时间不少于30min），第一次拧紧力矩为螺栓终拧力矩值的60%（用粉笔做好起始位臵标记)，在拧紧过程中用相应的梅花扳手阻止螺栓转动。

图5 螺栓拧紧顺序

在拧紧塔架内法兰螺栓后，同时上塔架平台拆卸上法兰吊具，准备第二段塔架的起吊。

5.1.2 第二段塔架安装

用硅胶枪在螺孔外圈注射连续一圈硅胶，以密封雨水及灰尘进塔架内。

按起吊第一段塔筒的要求起吊第二段塔架。当第二段塔架下法兰平面高出第一段塔架上法兰平面15cm左右时，塔架内指挥人员开始指挥吊车，安装人员在安全风绳的帮助下，用撬棒扳手的撬棒引导上下法兰孔对中，并拆除安全风绳，注意两法兰零位标记一定要对正。

5.1.3 剩余段塔架安装

重复第二段塔架安装过程。

5.1.4 爬梯和爬梯助力器安装

塔架安装结束后，开始连接每段爬梯接头，包括安全滑道的接头，使其平直连接起来，连接接地系统，用力矩扳手设计给出的力矩值，固定爬梯上所有螺栓使其达到要求力矩。爬梯助理器安装完成后，整理现场，收集好工具，准备机舱的安装。

5.2 机舱吊装

5.2.1 准备工作

安装人员人工搬运电动扳手、拉伸器、液压高压泵、2只S55套筒、2只S55（套筒、平板锉刀、硅胶注射枪及胶、彩色记号笔）等工具搬运到达第四段塔架上平台。固定机舱前吊具（长度5.0m）03T030、机舱后吊具（长度5.55m）03T031和安全风绳，并在机舱内固定2个螺栓拉伸器S55拉套、1个电动液压泵、1套梅花开口两用扳手和54个M42螺母。接着在吊车辅助下拆卸掉运输支架上的M36×310螺栓。

5.2.2 试吊

试吊时，吊起机舱离地约200mm，使用后吊链上的花螺栓，调节机舱纵向和横向水平，并使4根吊链都能受力。

5.2.3 吊装施工

机舱调平后，等安装人员撤离到安全位置后，方可开始起吊。用平板锉刀除去四段塔架上法兰平面毛刺，并注射一圈硅胶。机舱起吊到一定高度（机舱偏航盘离高出塔架顶部法兰面25cm左右）时塔架内指挥人员指挥吊车开始与塔架顶部法兰对中，使3个引导螺栓都进入正确的法兰孔位置。

两法兰面接触后，装上72个M36螺帽，用电动扳手按顺序预拧紧所有螺栓700N·m～1000N·m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顺序预拧紧所有螺栓700N·m～1000N·m扭矩一次。电动扳手预拧紧完毕，吊钩提升力继续保持为15t，30min后用拉伸器顺序预拧紧所有螺栓到448kN。

安装人员进入机舱，拆卸吊具，并安装好避雷针、航标灯接线等。30min后，用拉伸器按顺序第三次拉伸机舱偏航盘与塔架法兰连接螺栓到560kN拉力。向下按顺序拧紧第四段塔架与第三段塔架法兰连接螺栓到终拧力矩值。每一段第一次力矩拧完后，必须相隔30 min后，方可拧第二次力矩。拧紧所有法兰螺栓检验合格后，用硅胶密封塔架顶平台与塔架内壁缝隙。

5.3 叶轮吊装

5.3.1 叶轮地面组装

用3只30t卸扣和2根10m长扁平吊带起吊轮毂和运输架，水平放臵轮毂及轮毂运输支架用螺栓固定在调平的4m×4m×10cm的钢箱梁上。轮毂放臵时，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。

安装叶片吊具，吊钩位置要在叶片重心处，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。

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，如图6。

图6 叶片吊装

再用手动葫芦微调叶片，使叶根部0度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。叶片的法兰端面与轴承端面贴合。用电动扳手按顺序预拧紧所有螺栓，拧紧力矩达到700N·m，使用专用支架撑叶片离尖部12m的部位并放臵软的支垫物，待支撑物垫好后方可松开吊车和吊带。用螺栓拉伸器S55拉伸M36叶根螺栓，第一次拉伸为280kN，30min后第二次拉伸拉伸力为350kN。

按照前面叙述要求，组装剩余2只叶片，最终形成叶轮，见图7。

图7 组装完成后的叶轮

5.3.2 叶轮吊装

拆卸掉叶轮与低速轴联接处法兰面上最顶部M42螺栓，同时装上M42×360尖头对中螺栓。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，作为主吊机起吊用的吊具，见图8。

图8 叶轮吊装

在主吊点两侧叶片上分别套上风绳保护套，并对称携好4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。当叶轮安装结束后，叶片转向下方向时，风绳保护套可通过2根风绳作用保护套可被拽下。

吊带绕一圈素紧在Y型风轮的叶片上，叶片上垫一块后缘保护套，并距叶尖位置约12m左右，同时在吊带上绑2根约20m长的安全风绳；吊带另一头挂于辅助吊机上，并稍微拉紧。

安装好主吊钩与辅助吊钩后，每条安全风绳处安排2人去控制叶轮在松开轮毂运输架连接螺栓时发生的晃动。

拆卸叶轮与轮毂运输架连接螺栓，拆卸完毕后，安装人员撤离。主副吊机在指挥人员的指挥下慢慢提升，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。

主吊机起吊叶轮，副吊机配合同步起吊第三只叶片，直到风轮到达垂直位置，但副吊机必须保证第三吊叶片的叶尖离地面有1m以上的距离。

利用4条风绳调节叶轮方向，在引导叶轮上升之前，松开副吊机上的吊带，并将其移去，副吊机把后椽保护套用绳索拉下。用人工推拉垂直向下的叶片，使轮毂配合面向下倾斜5度，与低速轴法兰面仰角5度相一致。叶轮在4条风绳控制下，主吊机谨慎缓慢起吊，当叶轮到主轴法兰高度处，利用主吊机和风绳把叶轮调整到法兰前方，见图9。

主吊机听从机舱内指挥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%紧固。高速轴刹车回到制动状态，调整叶轮锁定装臵到锁定状态。释放刹车和叶轮锁定装臵，缓慢左右移动叶轮，把轮毂螺栓拉伸力按顺序拉到最终拉力890kN。

图9 叶轮吊装

叶轮在左右移动时，可随手将两叶片风绳保护套拉下，此时必须注意风机下面周围人员安全。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。2MW发电机与齿轮箱联轴部分安装、对中要求将激光对中装臵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。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，要求发电机输入轴比齿轮箱输出轴1.8mm～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2.0mm～2.2mm。角度控制在0.1/100范围内。如果没有对齐，通过调节槽螺母来调节上下差，调节发电机调节螺母来调节左右差。安装联轴器保护罩，对中工作完成。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。

6 施工注意事项

为了保证安徽省岳西县高传牛草山风电场一期工程低风速发电机组安装及吊装的顺利进行，确保工程质量安全和公司管理体系的落实，施工时有如下注意事项。

①凡参加风电机组吊装和施工的人员，必须持证上岗，熟悉起吊方法和工程内容，按照施工方案进行施工，并严格按规程和规范进行操作。

②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。

③在吊装过程中，应有统一的指挥信号，声音清晰明亮。凡参加施工的全体人员必须熟悉此信号，各操作岗位动作协调一致。

④吊车司机必须熟悉起重机机械性能，执行规定的各项检查和保养后，方可启动。检查各种仪器仪表，确认正常后方可开始工作。

⑤开始工作前，吊车应先试运转一次，检查各机构的工作是否正常，制动装置是否灵敏可靠。

⑥双机抬吊时，每台吊车的负荷不得超过该机允许负荷的70%，起吊过程中两机动作要协调，相互配合，起重滑车组基本保持垂直状态。