基于风机主机的风电吊装技术研究

王坤

摘要：目前，风电机组吊装工作主要利用大型履带式起重机或大型汽车起重机来完成。这种方案受到施工区域的天气环境和场地体积大小的限制，在进行风电吊装时有很大的弊端。基于风电机组吊装的技术特点与发展现状，提出了基于风机主机的风电吊装技术，为大型风电场的建设提供了安全、可靠的解决方案。本文概述了风电吊装技术的特点和要求，论述了风电吊装技术现状，最后分析了基于风机主机的风电吊装技术。

关键词：风机主机;风电吊装技术研究;吊装

引言：近年来，风电新能源已经成为世界各国解决能源问题的一个发展方向，我国已将风能规划为未来能源结构中的一个重要组成部分，大力发展风电产业。但是在风电机组吊装施工过程中，仍然存在着一些技术难题。基于此，笔者提出以下几点讨论：

一、风电吊装技术的特点和要求

风电吊装流程为：吊装准备→支架→电抗器、电控柜→塔架Ⅰ段→塔架Ⅱ段→塔架Ⅲ段→机舱→发电机→叶轮组合→叶轮→吊装结束。根据各种机型的质量和施工现场的风力分布情况确定的风电设备的安装高度一般在140 m以上，其直径一般在90 m以上，单体质量大于70 t，而作业环境却较为复杂，这为风电设备安装带来了较大的困难。因此，施工时需要特殊的安装作业方案来满足施工要求。除此之外，在风电设备安装施工时，通常几十台甚至上百台机组同时工作，整个风电场的安装需要在较大的范围内移动施工。风电安装的施工技术应该具有方便、快捷、便于转场的特点。根据风电设备安装的特点及要求，选择风电吊装设备和施工方案时，需要综合考虑施工地的地理环境、道路状况、设备参数等因素，满足起重设备起重能力大，防风能力强，场地适应性好，便于转场、效率高的要求。

二、风电吊装技术现状

传统的风电设备吊装采用基于地面的吊装模式，主要有以下三种吊装方案：

1、大型履带式起重机做主力，小型汽车起重机辅助

大型履带式起重机起重能力强、场地适应性好、效率高、能够带载载行走，可以使风机叶轮与机舱对接顺利完成。因此，其作为风电设备安装时的首要选择，用来吊装机舱塔架和叶轮等大部件。但是大型履带式起重机体积庞大，在场地宽阔，道路条件良好的情况下，使用方便，施工效率较高。但是，如果施工场地道路狭窄，场地空间不足，采用该方案进行不同风机吊装时，需要不断的拆卸和重新安装履带式启起重机，操作较为复杂，既拖延了工期，又增加了成本。除此之外，履带式起重机不具备较强的抗风能力，当施工场地风力较强时只能停止作业，保证施工人员的安全，导致吊装施工进度停滞不前。

2、大型汽车起重机做主力，小型汽车起重机做辅助

在风电设备吊装时，为了方便叶片吊装，机舱吊装式起重机的位置要同时满足机舱与叶轮的吊装要求。一般要求主力起重机吊臂正对机舱的法兰，以此来保证叶轮吊装就位。大型汽车起重机具有起重能力大、能够迅速转移、机动灵活等优点，在场地平整、坚实的施工环境下，能够充分发挥其性能。但是施工场地的道路条件较差时，大型汽车起重机很难在场地里灵活移动，甚至是不能移动，造成了极大的不便。而且大型汽车起重机在起吊时必须将支脚落地，无法负载行驶，使汽车起重机在风电设备吊装时受到了很大的制约，风电吊装时也较少使用该方案。

3、大型轮胎式起重机做主力，小型汽车起重机做辅助

轮胎式起重机相对于汽车式起重机，车轮间距变得更大，其稳定性和对路面的适应性也有了较大的提高，在一定程度上比汽车起重机更具优势。同时，轮胎式起重机具有转移迅速，机动灵活的特点，相对于履带式起重机性能上又有了较大的提升。因此，当施工场地道路狭窄、路况条件很差时，轮胎式起重机成为了优选方案。但是轮胎式起重机起吊时，支脚也必须落地，同样不能负载行驶，风载对其影响也同样显著。所以在施工环境恶劣、安装高度较高、叶轮安装方位要求特殊等情况下，轮胎式起重机并能胜任。

三、基于风机主机的风电吊装技术研究

1、基于风机主机的吊装技术

风电机组的整体质量较大，但是其由相对独立的大部件模块组成，如果采用模块式吊装每一部分独立构件，化整为零，降低一次吊装的重量，从而减小吊装设备体积，实现低投入、高回报，获得较好的适应性。模块式吊装技术采用设备主要由起升机构、自升机构、臂架变幅系统、导向定位装置、液压及电控统等机构系统组成。模块式吊装技术的基本原理是：通过专用设备自身的自升降机构带动设备沿风机塔筒升至风机主机下方预定高度，使用连接装置将专用设备与风机主机及塔筒连接固定，依靠可变幅的门架覆盖作业范围，通过起升机构装卸风机大部件，通过自升降机构实现设备本体的拆卸和降落。这种方法采用模块化设计，结构简单，拆装方便，便于运输转场。而且不受施工场地地形影响，能够随时进行风机吊装。

2、风力较大时的吊装技术

风力发电需要在风力比较大的地方才能满足其使用要求，所以施工场地所在地区的必定长期处于较强风力的状态，相关的工作人员应该提前收集施工时的天气情况，及时关注当地的风力和风向，对天气状况做出相应的分析。在极端天气情况下，吊车臂杆在趴下后应该使用防风锚做好固定措施。在风力较大时，转子叶片也会出现大幅转动，对安装工作造成了很大的困难，相关的操作人员需要将吊机的吊杆降低到地面上，借助防风锚对吊车进行有效的固定。为了保证施工环境的安全性和周边的生态环境不被破坏，相关人员在充分掌握当地气候的情况下，考虑风力发电设备高大且沉重的特点，制定重大危险源的管理方案并进行应急预案的综合演练，保证施工人员和施工场地的安全，使得风电设备吊装可以顺利进行。

结论：综上所述，由于风电吊装施工区域的天气环境恶劣，施工场地体积有限，在进行风电吊装施工时，施工人员很难使用大型的起吊机器，这为风电吊装施工产生了很大的困难。而基于风机主机的吊装技术避免了传统基于地面的吊装模式及方案对地形地貌要求严格、成本高昂、安全性差等弊端，具有很强的实用性，为大型风电场建设提供了安全、可靠的解决方案。

参考文献：

[1]胡城. 一种风电施工专用风机吊装装置：， CN212712461U[P]. 2021.

[2]姚强， 潘欣. 山区风电工程特点与风机吊装技术[J]. 2020.

[3]娄近水， 李太周. 基于风机主機的风电吊装技术[J]. 华电技术， 2014， 000（012）：76-77.