大型动臂塔机在风电安装行业的应用

王浩杰，秦德生

（1.华电郑州机械设计研究院有限公司，河南 郑州 450015；2.郑州宇通重工有限公司，河南 郑州 451482）

大型动臂塔机在风电安装行业的应用

王浩杰1，秦德生2

（1.华电郑州机械设计研究院有限公司，河南 郑州 450015；2.郑州宇通重工有限公司，河南 郑州 451482）

针对现有移动式起重机难以吊装150m以上高度的风电机组这一问题，利用塔机起升高度大这一优点，本文采用一种新的施工方法,利用塔机对150m以上高度的机组进行吊装，并对如何提高风电机组的安装效率提出了建议，以供参考。

风电安装；大型动臂塔机；施工方法

近30年来，世界在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，风力发电机单机额定功率已达到5MW，叶轮直径达到126m。风力发电机逐步向大型化、专业化方向发展，其轮毂高度也随之增高。如果风机轮毂中心高度达到150m，甚至更高，安装时移动式起重机的铰点会太高，不易实现，超出了移动式起重机的作业范围，必须为此找到解决办法，这正是大型动臂塔式起重机转向新能源陆上风电安装行业的一次机会，这样可以有效解决上述问题。

1 大型动臂塔机性能

大型动臂塔机已有十几年的使用时间，3200tm动臂塔机的出现，代表了国内动臂塔机的技术水平，其主钩起重能力已达100～140t，整机附着高度已达150m，最大起升高度已达200～220m，完全可以满足大型风机安装的需求。

目前市场已经投入使用的一种3200tm动臂塔机的上部外形尺寸如图1所示，主要性能参数如下。

第一层附着高度（m） 52

附着间距（m） 44

附着状态最大自由高度（m） 56

最大自立高度（m） 60

外爬式塔机载荷曲线如图2所示。

图1 3200tm塔式起重机上部外形尺寸

图2 3200tm塔式起重机载荷曲线

2 使用注意事项

利用动臂塔机安装大型风机注意事项如下。

1）风电主机厂家在设计风机基础时必须考虑安装动臂塔机的基础情况，将塔机的附着力考虑进去。

2）塔筒设计时需要考虑塔机附着部分的受力情况，与塔机接口部分进行核实对接后，方可使用该方案进行风机的安装。

3）塔机与塔筒附着方式是一个新问题，具体解决办法如下：在现有的附着装置前端增加卡爪装置，用于抱紧风机塔筒。塔机自立状态时，如图3所示，卡爪装置完全开启；塔机附着状态时，如图4所示，卡爪装置完全闭合。卡爪装置完全由4个爪子组成，每个爪子有4个关节，通垃控制每个关节油缸的伸缩以实现爪子抱紧塔筒提供塔机附着的支持力。

图3 卡爪装置开口状态

图4 卡爪装置闭合状态

3 安装施工方法

下面主要针对大型动臂塔机安装双馈风力发电机组施工方法的阐述。

1）风机地基处理 地基位于塔筒底部，地基需要有足够的承载力以及防止颠覆、失稳方面的能力。同时预埋塔机的预埋节，方便组装塔机，另外地基沉降需控制在一定范围内，以保证风机运行的安全。

2）塔机自立高度的安装 塔机的基础节、附着装置、套架、塔身结构、回转、臂架等上部结构，使其处于基础自立状态，然后塔机自吊标准节安装处于最大自立状态。

3）风机塔筒基础节和塔筒安装 如图5、图6所示，利用塔机安装风机塔筒基础节以及风机塔筒。

4）塔机由自立状态转为附着状态 随着塔筒安装的逐步升高，足以满足塔机附着时，塔机增加标准节安装并开始附着风机塔筒，直至塔筒安装完毕。

5）机舱和传动链部分空中组装 如图7、图8所示，机舱采用分体吊装方案，利用塔机依次安装机舱及底座、传动链部分。对于附着塔机，相同塔身高度的动臂塔机要比平臂塔机起升高度高30～40m，多出的高度对于机舱内部传动链部分跨过机舱吊装是有利的。

图5 塔筒基础节安装

图6 塔筒安装

图7 机舱安装

图8 传动链部分安装

6)轮毂部分安装 如图9所示，由于轮毂部分重量比较大，如果在地面将风叶与轮毂组装为整体质量会更大，风叶迎风面积比较大，将风叶与轮毂分开安装有利于减轻塔机的起吊重量，降低整个工程的施工风险，况且目前单个风叶空中安装的技术比较成熟。

图9 轮毂部分安装

图10 第一片风叶安装

图12 最后一片风叶安装

图13 风叶安装完毕

7）叶片与轮毂空中组装 如图10～图13所示，调整轮毂使安装法兰处于方便水平安装状态，利用风叶专用吊具起吊单个风叶，水平安装风叶，按照同样的方法将其余的两个风叶陆续水平安装，风叶安装完毕后整机主要部件吊装完毕。

8）塔机吊装任务完成后，反次序拆除，转场或运出。

从以上整个安装工艺流程来看，安装一台风机的效率比较低，有诸多的不足之处，总结如下：①风机基础施工需要考虑塔机基础安装；②塔机在风场内机组之间的拆装比较麻烦；③施工周期较长；④如图14所示，一般情况下还需要搭建一些临时设施供安装人员使用。

图14 安装场地布置情况

4 安装效率提高的方法

为了提高风机的安装效率，主要从塔机转场安装环节缩短时间。

1）多做一节基础节、一台套附着装置和几节塔身标准节。

2）在上一台风机安装完毕后，从开始拆除塔机至基础自立状态的过程之前，将多做的基础节、标准节、附着装置依次安装在下一台风机基础上，安装好该基础平台。

3）上部结构可分为两三个部分，拆除直接装车运输至下一台风机，不用卸车直接安装于安装好的塔机基础平台之上，使其大大缩短了整个塔机转场时间。

4）随着施工经验的增多，这种利用大型动臂塔机进行施工作业工艺流程更加成熟，这样也能提高作业效率。

5 结 语

在今后的几十年内，国际上风力发电产业将是增长速度最快的产业，风力发电技术已经进入快速发展的黄金时期。在中国，风力发电机组单个主机容量增长速度将明显加快，国家已经明确提出，要大力发展5MW及5MW以上的风电机组。因此，风机主机逐步走向“轮毂中心增高、叶轮直径加大、单机额定功率递上”的发展特点，这样安装时就会超出现有大型移动式起重机的起重能力，随着施工经验的增多，利用这种动臂塔机进行安装施工的方法在风电吊装行业就会变得更具竞争力。

[1]陈道南.起重运输机械[M].北京:冶金工业出版社，1988.

[2]杨文渊.实用起重吊装手册[M].上海：上海科技出版社，1996.

[3]樊兆馥.重型设备吊装手册（第2版）[M].北京冶金工业出版社，2006.

[4]桅杆式起重机，GB/T26558-2011[S].

(编辑 张海霞）

Application of large boom tower crane in wind electron installation industry

WANG Hao-jie, QIN De-sheng

TH213.3

B

1001-1366(2015)09-0051-03

2015-06－09