大型動(dòng)臂塔機(jī)在風(fēng)電安裝行業(yè)的應(yīng)用

王浩杰，秦德生

（1.華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450015；2.鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州 451482）

大型動(dòng)臂塔機(jī)在風(fēng)電安裝行業(yè)的應(yīng)用

王浩杰1，秦德生2

（1.華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450015；2.鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州 451482）

針對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)式起重機(jī)難以吊裝150m以上高度的風(fēng)電機(jī)組這一問(wèn)題，利用塔機(jī)起升高度大這一優(yōu)點(diǎn)，本文采用一種新的施工方法,利用塔機(jī)對(duì)150m以上高度的機(jī)組進(jìn)行吊裝，并對(duì)如何提高風(fēng)電機(jī)組的安裝效率提出了建議，以供參考。

風(fēng)電安裝；大型動(dòng)臂塔機(jī)；施工方法

近30年來(lái)，世界在風(fēng)能的利用方面，無(wú)論是理論研究還是應(yīng)用研究都取得了重大進(jìn)步。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日臻完善，風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)額定功率已達(dá)到5MW，葉輪直徑達(dá)到126m。風(fēng)力發(fā)電機(jī)逐步向大型化、專業(yè)化方向發(fā)展，其輪轂高度也隨之增高。如果風(fēng)機(jī)輪轂中心高度達(dá)到150m，甚至更高，安裝時(shí)移動(dòng)式起重機(jī)的鉸點(diǎn)會(huì)太高，不易實(shí)現(xiàn)，超出了移動(dòng)式起重機(jī)的作業(yè)范圍，必須為此找到解決辦法，這正是大型動(dòng)臂塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)向新能源陸上風(fēng)電安裝行業(yè)的一次機(jī)會(huì)，這樣可以有效解決上述問(wèn)題。

1 大型動(dòng)臂塔機(jī)性能

大型動(dòng)臂塔機(jī)已有十幾年的使用時(shí)間，3200tm動(dòng)臂塔機(jī)的出現(xiàn)，代表了國(guó)內(nèi)動(dòng)臂塔機(jī)的技術(shù)水平，其主鉤起重能力已達(dá)100～140t，整機(jī)附著高度已達(dá)150m，最大起升高度已達(dá)200～220m，完全可以滿足大型風(fēng)機(jī)安裝的需求。

目前市場(chǎng)已經(jīng)投入使用的一種3200tm動(dòng)臂塔機(jī)的上部外形尺寸如圖1所示，主要性能參數(shù)如下。

第一層附著高度（m） 52

附著間距（m） 44

附著狀態(tài)最大自由高度（m） 56

最大自立高度（m） 60

外爬式塔機(jī)載荷曲線如圖2所示。

圖1 3200tm塔式起重機(jī)上部外形尺寸

圖2 3200tm塔式起重機(jī)載荷曲線

2 使用注意事項(xiàng)

利用動(dòng)臂塔機(jī)安裝大型風(fēng)機(jī)注意事項(xiàng)如下。

1）風(fēng)電主機(jī)廠家在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)時(shí)必須考慮安裝動(dòng)臂塔機(jī)的基礎(chǔ)情況，將塔機(jī)的附著力考慮進(jìn)去。

2）塔筒設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮塔機(jī)附著部分的受力情況，與塔機(jī)接口部分進(jìn)行核實(shí)對(duì)接后，方可使用該方案進(jìn)行風(fēng)機(jī)的安裝。

3）塔機(jī)與塔筒附著方式是一個(gè)新問(wèn)題，具體解決辦法如下：在現(xiàn)有的附著裝置前端增加卡爪裝置，用于抱緊風(fēng)機(jī)塔筒。塔機(jī)自立狀態(tài)時(shí)，如圖3所示，卡爪裝置完全開啟；塔機(jī)附著狀態(tài)時(shí)，如圖4所示，卡爪裝置完全閉合。卡爪裝置完全由4個(gè)爪子組成，每個(gè)爪子有4個(gè)關(guān)節(jié)，通垃控制每個(gè)關(guān)節(jié)油缸的伸縮以實(shí)現(xiàn)爪子抱緊塔筒提供塔機(jī)附著的支持力。

圖3 卡爪裝置開口狀態(tài)

圖4 卡爪裝置閉合狀態(tài)

3 安裝施工方法

下面主要針對(duì)大型動(dòng)臂塔機(jī)安裝雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組施工方法的闡述。

1）風(fēng)機(jī)地基處理 地基位于塔筒底部，地基需要有足夠的承載力以及防止顛覆、失穩(wěn)方面的能力。同時(shí)預(yù)埋塔機(jī)的預(yù)埋節(jié)，方便組裝塔機(jī)，另外地基沉降需控制在一定范圍內(nèi)，以保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全。

2）塔機(jī)自立高度的安裝 塔機(jī)的基礎(chǔ)節(jié)、附著裝置、套架、塔身結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)、臂架等上部結(jié)構(gòu)，使其處于基礎(chǔ)自立狀態(tài)，然后塔機(jī)自吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝處于最大自立狀態(tài)。

3）風(fēng)機(jī)塔筒基礎(chǔ)節(jié)和塔筒安裝 如圖5、圖6所示，利用塔機(jī)安裝風(fēng)機(jī)塔筒基礎(chǔ)節(jié)以及風(fēng)機(jī)塔筒。

4）塔機(jī)由自立狀態(tài)轉(zhuǎn)為附著狀態(tài) 隨著塔筒安裝的逐步升高，足以滿足塔機(jī)附著時(shí)，塔機(jī)增加標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝并開始附著風(fēng)機(jī)塔筒，直至塔筒安裝完畢。

5）機(jī)艙和傳動(dòng)鏈部分空中組裝 如圖7、圖8所示，機(jī)艙采用分體吊裝方案，利用塔機(jī)依次安裝機(jī)艙及底座、傳動(dòng)鏈部分。對(duì)于附著塔機(jī)，相同塔身高度的動(dòng)臂塔機(jī)要比平臂塔機(jī)起升高度高30～40m，多出的高度對(duì)于機(jī)艙內(nèi)部傳動(dòng)鏈部分跨過(guò)機(jī)艙吊裝是有利的。

圖5 塔筒基礎(chǔ)節(jié)安裝

圖6 塔筒安裝

圖7 機(jī)艙安裝

圖8 傳動(dòng)鏈部分安裝

6)輪轂部分安裝 如圖9所示，由于輪轂部分重量比較大，如果在地面將風(fēng)葉與輪轂組裝為整體質(zhì)量會(huì)更大，風(fēng)葉迎風(fēng)面積比較大，將風(fēng)葉與輪轂分開安裝有利于減輕塔機(jī)的起吊重量，降低整個(gè)工程的施工風(fēng)險(xiǎn)，況且目前單個(gè)風(fēng)葉空中安裝的技術(shù)比較成熟。

圖9 輪轂部分安裝

圖10 第一片風(fēng)葉安裝

圖12 最后一片風(fēng)葉安裝

圖13 風(fēng)葉安裝完畢

7）葉片與輪轂空中組裝 如圖10～圖13所示，調(diào)整輪轂使安裝法蘭處于方便水平安裝狀態(tài)，利用風(fēng)葉專用吊具起吊單個(gè)風(fēng)葉，水平安裝風(fēng)葉，按照同樣的方法將其余的兩個(gè)風(fēng)葉陸續(xù)水平安裝，風(fēng)葉安裝完畢后整機(jī)主要部件吊裝完畢。

8）塔機(jī)吊裝任務(wù)完成后，反次序拆除，轉(zhuǎn)場(chǎng)或運(yùn)出。

從以上整個(gè)安裝工藝流程來(lái)看，安裝一臺(tái)風(fēng)機(jī)的效率比較低，有諸多的不足之處，總結(jié)如下：①風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工需要考慮塔機(jī)基礎(chǔ)安裝；②塔機(jī)在風(fēng)場(chǎng)內(nèi)機(jī)組之間的拆裝比較麻煩；③施工周期較長(zhǎng)；④如圖14所示，一般情況下還需要搭建一些臨時(shí)設(shè)施供安裝人員使用。

圖14 安裝場(chǎng)地布置情況

4 安裝效率提高的方法

為了提高風(fēng)機(jī)的安裝效率，主要從塔機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)安裝環(huán)節(jié)縮短時(shí)間。

1）多做一節(jié)基礎(chǔ)節(jié)、一臺(tái)套附著裝置和幾節(jié)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

2）在上一臺(tái)風(fēng)機(jī)安裝完畢后，從開始拆除塔機(jī)至基礎(chǔ)自立狀態(tài)的過(guò)程之前，將多做的基礎(chǔ)節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、附著裝置依次安裝在下一臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)上，安裝好該基礎(chǔ)平臺(tái)。

3）上部結(jié)構(gòu)可分為兩三個(gè)部分，拆除直接裝車運(yùn)輸至下一臺(tái)風(fēng)機(jī)，不用卸車直接安裝于安裝好的塔機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)之上，使其大大縮短了整個(gè)塔機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間。

4）隨著施工經(jīng)驗(yàn)的增多，這種利用大型動(dòng)臂塔機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)工藝流程更加成熟，這樣也能提高作業(yè)效率。

5 結(jié) 語(yǔ)

在今后的幾十年內(nèi)，國(guó)際上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)將是增長(zhǎng)速度最快的產(chǎn)業(yè)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的黃金時(shí)期。在中國(guó)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單個(gè)主機(jī)容量增長(zhǎng)速度將明顯加快，國(guó)家已經(jīng)明確提出，要大力發(fā)展5MW及5MW以上的風(fēng)電機(jī)組。因此，風(fēng)機(jī)主機(jī)逐步走向“輪轂中心增高、葉輪直徑加大、單機(jī)額定功率遞上”的發(fā)展特點(diǎn)，這樣安裝時(shí)就會(huì)超出現(xiàn)有大型移動(dòng)式起重機(jī)的起重能力，隨著施工經(jīng)驗(yàn)的增多，利用這種動(dòng)臂塔機(jī)進(jìn)行安裝施工的方法在風(fēng)電吊裝行業(yè)就會(huì)變得更具競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]陳道南.起重運(yùn)輸機(jī)械[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1988.

[2]楊文淵.實(shí)用起重吊裝手冊(cè)[M].上海：上?？萍汲霭嫔?，1996.

[3]樊兆馥.重型設(shè)備吊裝手冊(cè)（第2版）[M].北京冶金工業(yè)出版社，2006.

[4]桅桿式起重機(jī)，GB/T26558-2011[S].

(編輯 張海霞）

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