单叶片吊装型风电机组安装技术分析

刘艳青

（山西省安装集团股份有限公司，山西太原 030000）

0 引言

为满足行业需求，当前风电机组叶轮直径设计不断增大，安装高度的提升使施工难度随之提升。因此，强调行业应提高对风电机组安装工作的重视度，将单叶片吊装型风电机组安装技术应用到实际施工作业中，切实落实技术控制工作，充分发挥技术作用，优化现场施工流程有序性，确保施工有效性，提高风电场建设水平。

1 研究背景

当前，各行各业均高度关注环境保护工作，这也为新能源行业发展创造了良好的机遇。风能属于可持续能源，借助风力发电不仅能够保障区域供电稳定性以及安全性，还能够在最大程度上降低环境污染，减少其他行业在传统燃料使用方面的依赖性，促进电力行业整体发展。因此，在新能源产业中，风力发电具有代表性，受到行业的高度认可。近年来，各项政策推行使风力发电成本不断下降。当前风电机组更加重视单机容量、叶轮直径等设计工作，风电技术发展使设备机型、设计参数也发生了一定的变化，传统吊装作业往往难以满足行业需求，需要行业进一步加大研究力度，探索更加科学的吊装技术，进而有效保障风电机组安装效果，为区域供电提供保障。与常规技术进行对比，单叶片吊装技术具有明显优势，并且近年来已经逐步被应用到风电行业中，具有良好的适应性，优势明显。吊装作业属于整个风电发电机组安装工作的重要一环，常规叶轮整体吊装具有一定的危险性，具有较高的复杂性，一旦未做好操作处理工作，不仅会导致设备损坏，甚至还会出现人员伤亡事件，对整个项目的开展影响严重。因此，以保障风力发电稳定性作为重点，要求行业应切实关注风力发电吊装作业，加强技术控制工作，确保所有操作均按照规范流程进行，并配合针对性安全措施，确保整个吊装作业顺利开展。在明确单叶片吊装优点的基础上，考虑到单叶片吊装的风险，行业应做好技术分析工作，进而为单叶片吊装作业提供支持[1]。

2 案例分析

本文以某5MW 风电机组为例，该叶轮直径200m，叶片长度97m。如果按照常规方式完成吊装工作，占地面积相对较大。因此，本文提倡采取单叶片吊装方式，下文对风电机组安装技术进行分析。经方案对比，借助单叶片吊装型风电机组安装技术优势显著，能够有效减少现场设备组装应用场地，有利于节省空间。该技术吊装顺序更加合理，可确保机械吊装后各项性能得到最大化发挥，提升现场施工安全性。在安装单叶片后，起重机能够在施工基础上，同步安装其他叶片，有效提升整体吊装施工效率。同时，借助该安装技术，现场应用主吊机械安装叶轮，对比其他技术，该技术有利于促进成本节约。在工况相同的情况下，借助单叶片吊装技术，经分体吊装方式，可有效减轻重量，为汽车起重机吊装提供方便，提高建设速度。该技术实施迎风面积更小，能够提升最大允许风速，增加窗口期，在风电场建设中具有较高的适应性。经对比分析，单叶片吊装型风电机组安装技术更适合本文项目。下文具体对相关安装技术进行分析。

3 单叶片吊装特点

风力发电机中主要存在3 片叶片，传统技术通过逐一安装叶片，完成施工作业，但是该方法施工较为烦琐，施工难度较高，整体吊装重量较重，并且迎风面积较大，在吊装后，需要占用施工场地大量时间，难以满足实际施工需求。而相比较之下，单叶片吊装操作相对简单，吊装重量较轻，并且占地面积较小，够有效保障吊装效果。对比传统吊装技术，该技术吊装效果明显。同时，经单叶片吊装，不会占用额外区域，能够有效减少征地面积，可有效减少区域土地破坏情况，有利于促进生态保护，施工更加方便。在吊装过程中，技术需要起吊空间更小，基本不存在高度限制，适应性较强，能够在最大程度上减少安装平台面积，并且不会对施工区域周边植被造成破坏。正常而言，由于叶片表面积较大，在安装过程中，受到风荷载影响，将会导致吊装效果下降，而该技术对风速要求更低，应用更加方便。经单叶片吊装处理，迎风面积较小，基本不受风荷载影响。因为技术会分别对轮毂、叶片进行吊装处理，吊装要求更低，可有效降低吊装成本，提高整个吊装作业的经济性。如果后续出现单一叶片损坏情况，经该技术单独吊装处理，可直接更换损坏的叶片，不需要拆卸整个叶轮，维修更加方便[2]。

4 单叶片吊装型风电机组安装技术要点

4.1 施工前期准备

所有施工参建方在施工前参与技术联络会，集中就施工方案进行审批，落实各项技术交底工作，加强内部培训工作，确保专业能力符合行业要求。具体而言，应筛选具备一定从业经验的施工人员进行施工处理，强调施工人员应具备良好的问题处理以及解决能力，明确行业操作规范。特殊工种施工人员应持证上岗，对施工使用设备进行检查，确保所有机械状态良好，可正常工作。对吊装工具进行检查，要求所有工具应与国家检验标准相符。对施工涉及材料进行检查，确保材料准备齐全。做好基础施工工作，加强钢筋混凝土保养工作，清理好现场。在吊装期间，应注意控制吊装风速。

4.2 吊装器械安排

在风机场，应结合区域实际情况，做好吊装机械安置工作，确保安置妥当，为后续施工作业奠定基础。因为本次施工叶轮不涉及地面组合，考虑到后续车辆进出、机械施工等因素，可在道路侧放置吊装平台。做好场地管理工作，应提前给予压实处理，保障场地平整度，确保吊装平台稳定性，满足后续吊装作业需求。当前主机站位在场地方面要求应控制在16m×16m，强调该平台应符合设备站位面积要求。并且主机站位对地耐压力应始终超过16t/m2，满足设备作业期间压力需求。需要注意的是，在吊装前，应给予地基承载力试验。如果区域地质条件具有特殊性，需要提前做好加固处理，以免后续受到施工影响，导致地基下陷，确保施工安全性。应以吊装半径作为依据，合理布置吊装机械，并进一步安排吊车站位，确保各项机械设备能够在后续正常运行。

4.3 塔架吊装技术

在塔架法兰平面上，经统一指挥，控制主吊、辅助吊车，起钩后吊离地面。该项施工中，辅助吊车在离地0.5m 停止运行。主吊机械继续运行，直到整个塔架处于直立状态，将吊具拆除。合理控制塔架提升高度，在塔架下落过程中，应保持与法兰间的间距。按照上述方法，继续安装场地各段塔吊[3]。

4.4 塔架画线处理

塔架画线属于重要施工步骤，要求工作人员应做好相应的控制工作，确保各项参数合理性。结合实际施工情况，明确螺栓孔位置。其中，保持机舱、吊装设备相对，并将吊装机械偏转90°。合理控制相关设备之间的距离，要求起重机臂杆应侧对机舱，在合理控制安全距离的基础上，进一步确定叶片、轮毂、起重机臂杆之间的距离。结合机舱参数数据，对机舱、起重机臂杆安全距离进行模拟，经过计算得出，将机舱向90°偏转后，可满足整个风电机组安装的安全距离要求。进一步计算螺栓孔偏转情况。本次项目中，机舱、塔架共存在85 个连接螺栓。为确定机舱定位点，工作人员应经过准确计算，最终确定在机械臂中线中，选取第25 个螺栓孔作为定位点。

4.5 机舱安装技术

工作人员应高度重视机舱吊装工作，切实加强技术细节化控制，确保整个吊装工作顺利进行。可使用专业工具连接机舱吊点，将两条控制绳安装在机舱相应位置处，做好固定处理，确保在整个吊装过程中，能够根据实际情况，合理调整机舱吊装方向，保持匀速缓慢状态，对机舱进行起吊处理，注意对中心偏移情况进行检查，要求偏移水平度应保持在低度范围内，确保整个机舱平稳性。做好连接面清理工作，以免影响起吊效果[2]。在吊起机舱后，加强牵引绳控制，把控机舱方向，确保机舱塔筒能够顺利对接，按照规定安装相应的螺栓，给予固定处理。需要注意的是，螺栓安装期间应合理控制吊车荷载。上述工作完成后，将控制绳、吊具拆除，松开刹车，观察主轴状态，在主轴呈现自由旋转状态的情况下，说明吊装完成[4]。

4.6 轮毂安装技术

在该项工作开始前，起吊导流罩，将其吊至到轮毂上方，要求两者在整体方向上保持一致。使用专业工具安装轮毂，在确定轮毂位置后，应用连接螺栓进行固定。将运输架等相关设备拆除后，继续起吊[3]。在整个起吊过程中，合理控制轮毂方向，起吊位置为机舱前端部位，合理调整轮毂、机舱对应位置，确保角度对准的基础上，安装轮毂，并使用连接螺栓固定，拆除剩余吊装工具[5]。

4.7 叶片安装技术

在轮毂安装完成后，进一步做好叶片安装控制。该技术需要分别对3 支叶片进行起吊处理。在第一支叶片吊装方面，在吊装前，需要集中对叶片进行检查，在确定叶片未出现损伤的情况下，固定好相应的零部件，并选取合适的位置安装护板。应用运输车对叶片进行吊装处理，将叶片放置在旋转支架上，按照操作要求，安装叶片螺栓，合理调整叶片姿态，根据单叶片安装说明，将吊具安装在叶片上，并将两根控制绳安装在吊具上，做好施工前期工作。在施工期间，使用控制绳，对叶片方向进行控制，确保方向准确性。启动盘车系统，在做好叶片安装方向控制的基础上，保持与地面垂直。使用遥控器对吊具进行调整，保持叶片呈现轴向水平状态，对叶片进行起吊处理，控制叶片接近轮毂，在变桨轴承螺栓孔中，将叶根螺栓插入其中，使用专业工具，经机舱间隙，将叶片插入轮毂中，结合实际情况，合理调整各设备的位置，确保安装精准度。将螺栓固定在螺栓孔内后，安装螺母，并做好固定处理。合理控制吊具下移，控制起重机自动脱钩，并结合具体情况，适当抬高吊具，按照叶尖方向进行移动，拆除吊具。合理移动叶片，完成叶片锁止处理[6]。在安装螺柱后，顺浆情况下，将轮毂退出。在第二支叶片吊装方面，将两只紧销退出，应用盘车系统，对叶轮进行旋转处理，借助控制绳将叶片保护套去除，做好紧销孔位对应处理，并按照第一支叶片安装方式完成后续安装工作。第三支叶片同样按照上述操作完成安装处理。在安装处理结束后，应及时拆除掉工装。可应用盘车系统，合理调整叶轮状态，确保叶轮锁止。将电源断开后，经手动泄压方式，拆除相应管线，将工装经过吊装处理后放置在地面，解除叶片锁锁定状态，进一步安装防雷碳刷。将轮毂中的接线进行恢复处理，对机舱内其他部件进行恢复。在对中工作结束后，将刹车松开，观察叶轮状态，确保叶轮始终呈现自由旋转状态[7]。

在吊装过程中，需要工作人员密切关注各项操作细节，加强控制处理工作，进而有效保障电吊装效果。需要注意的是，在吊装过程中，工作人员应保持良好的控制能力，借助专业手段。加强叶片监测工作，重点检查平衡性以及倾斜度，结合实际要求进行调整，保证各项参数的准确性。同时，在整个吊装处理过程中，应注意观察环境变化，以免受到环境变化影响，叶片平衡力下降，导致吊装效果难以满足行业要求。应配备相应的自动脱钩功能，经按钮处理后，使叶片能够顺利完成空中对接，及时撤出吊具。应按照单独起吊的方式，对轮毂进行安装处理，并配套相应的主、辅吊具。同时，应结合项目实际情况，在必要的情况下，可对轮毂进行特殊设计处理，进而有效满足实际安装需求。在传动链中，应配套相应的盘车、锁止功能，确保在叶轮不平衡的情况下，叶片能够具备一定的荷载承受能力。工作人员应提高对叶片吊装处理工作的重视度，建立良好的安全意识，明确各施工操作安全连接点，严格按照规范落实施工操作，确保施工安全性[8]。

5 结语

综上所述，借助单叶片吊装技术，能够为风电机组安装工作提供便利，进而有效满足行业整体发展需求。本文结合当前行业发展实际情况，以具体项目出发，在分析单叶片吊装技术特点的基础上，综合多方面因素，梳理了单叶片吊装技术流程，通过做好前期准备工作，合理安置吊装器械，进一步加强塔架吊装、塔架画线处理，做好机舱、轮毂以及叶片安装技术，可有效提升风电机组安装效果，确保区域供电稳定性。在当前风电行业技术不断完善的当下，在后续单叶片吊装技术也会更加完善。工作人员应以实践出发，积极探索先进技术，并从细节着手，不断对现有技术进行完善，配套专业的维护技术，促进单叶片吊装技术改进，促进行业整体发展。