風(fēng)電工程風(fēng)電吊裝技術(shù)要點(diǎn)分析

馬賽雄

摘 要：采用合適、有效的風(fēng)電工程風(fēng)電吊裝技術(shù)和設(shè)備，對提高風(fēng)電工程風(fēng)電吊裝的施工質(zhì)量和運(yùn)行性能有積極的意義。因此，闡述了風(fēng)電機(jī)組吊裝的技術(shù)特點(diǎn)和特殊要求，說明了風(fēng)電機(jī)組吊裝技術(shù)的現(xiàn)狀，簡要分析了風(fēng)電機(jī)組吊裝技術(shù)的發(fā)展趨勢，并探討了基于風(fēng)機(jī)主機(jī)的吊裝技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；起重機(jī)；吊裝技術(shù)；起重能力

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.150

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電等新能源已成為生產(chǎn)和生活中能源供應(yīng)的主要方向，但傳統(tǒng)風(fēng)電工程風(fēng)電吊裝的設(shè)備成本較高。在新時(shí)期，如何把握吊裝機(jī)艙和葉輪施工，采取更有效的風(fēng)電吊裝技術(shù)已成為需要施工人員解決的問題，下面對此進(jìn)行討論和分析。

1 風(fēng)電機(jī)組吊裝技術(shù)的特點(diǎn)和要求

風(fēng)電設(shè)備的安裝具有安裝高度高（140 m以上，因各種機(jī)型設(shè)備的質(zhì)量不同，塔架的高度隨風(fēng)力分布情況而定）、尺寸較大（直徑90 m以上）、質(zhì)量大（單體質(zhì)量>70 t）、作業(yè)環(huán)境特殊（長期處于大風(fēng)、復(fù)雜地形中）等特點(diǎn)，因此，需要特殊的安裝作業(yè)方案和設(shè)備，以滿足其特殊要求。

除以上由風(fēng)機(jī)單機(jī)本身特性決定的安裝施工特點(diǎn)外，由于風(fēng)電場通常有幾十臺甚至上百臺機(jī)組，整個(gè)風(fēng)電場的安裝要在較大的范圍內(nèi)移動施工，所以，對風(fēng)電安裝施工提出了方便、快捷、便于轉(zhuǎn)場等要求。

從風(fēng)電設(shè)備的安裝特點(diǎn)和要求可看出，風(fēng)電吊裝設(shè)備的選用和施工技術(shù)方案的確定主要受地理環(huán)境、場內(nèi)道路狀況、設(shè)備參數(shù)（機(jī)艙尺寸、質(zhì)量、塔架高度）等因素的影響。其施工方案和設(shè)備必須滿足起重能力強(qiáng)、防風(fēng)能力強(qiáng)、場地適應(yīng)性好、便于轉(zhuǎn)場和效率高的要求。

2 風(fēng)電機(jī)組吊裝技術(shù)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)風(fēng)電設(shè)備吊裝方案采用基于地面的吊裝模式，通常采用置于地面的大型汽車起重機(jī)、履帶式起重機(jī)等大型起重設(shè)備完成任務(wù)。在機(jī)組功率較小、塔架高度較低的情況下，主要有以下3種吊裝方案。

2.1 大型履帶式起重機(jī)輔以小型汽車起重機(jī)

由于大型履帶式起重機(jī)具有起重能力強(qiáng)、場地適應(yīng)性好和效率較高等特點(diǎn)，特別是能帶載行走，可滿足風(fēng)機(jī)葉輪與機(jī)艙對接安裝的要求，在傳統(tǒng)方案中它往往被當(dāng)作風(fēng)電設(shè)備安裝的首選設(shè)備，用于機(jī)艙、塔架和葉輪等大部件的吊裝作業(yè)。在場地和道路寬敞的情況下，采用該方案能充分發(fā)揮履帶式起重機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；但如果在道路狹窄、環(huán)境較為惡劣的情況下采用該方案，從一臺風(fēng)機(jī)到另一臺風(fēng)機(jī)間需要不斷拆卸和重新安裝履帶式起重機(jī)，這樣既延長了工期，也增加了成本。同時(shí)，由于履帶式起重機(jī)的抗風(fēng)性能較弱（特別是側(cè)向抗風(fēng)性能很弱），在作業(yè)風(fēng)場風(fēng)力較大時(shí)，不得不按照規(guī)定停止作業(yè)，無法連貫完成吊裝作業(yè)（一般的機(jī)型要求上段塔架與機(jī)艙應(yīng)在同一天安裝完成），進(jìn)而影響了安裝的進(jìn)度和質(zhì)量；在整個(gè)風(fēng)電場的安裝中需要頻繁轉(zhuǎn)場、無專用轉(zhuǎn)場設(shè)備協(xié)助運(yùn)輸?shù)那闆r下，需要靠本身的履帶運(yùn)行，效率低且履帶磨損很快，加之大型履帶式起重機(jī)本身購置、維護(hù)、轉(zhuǎn)場運(yùn)輸?shù)某杀竞芨?，?dǎo)致安裝成本提高，因此，該方案的經(jīng)濟(jì)性受到了嚴(yán)重影響。

2.2 大型汽車起重機(jī)輔以小型汽車起重機(jī)

在風(fēng)電設(shè)備安裝時(shí)，為了方便葉片吊裝，機(jī)艙吊裝時(shí)起重機(jī)的位置既要滿足機(jī)艙的要求，也要滿足葉輪的吊裝要求，一般要求主力起重機(jī)吊臂正對機(jī)艙的法蘭（連接輪轂的法蘭）。這樣可保證葉輪吊裝就位，否則需要移動起重機(jī)的位置或偏航才能滿足葉輪的吊裝要求。大型汽車起重機(jī)具有起重能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)移迅速、機(jī)動靈活的特點(diǎn)，在場地平整、堅(jiān)實(shí)的環(huán)境下施工時(shí)能充分發(fā)揮其性能。但在起吊時(shí)，必須將支腳落地，無法負(fù)載行駛，導(dǎo)致汽車起重機(jī)作為風(fēng)電安裝的主力起重機(jī)受到了很大的束縛，加之汽車起重機(jī)對風(fēng)載的敏感性，因此，該方案被選用的概率較低。

2.3 大型輪胎式起重機(jī)輔以小型汽車起重機(jī)

由于輪胎式起重機(jī)相比于汽車起重機(jī)具有車輪間距大的特點(diǎn)，其穩(wěn)定性和對路面的適應(yīng)性有了較大幅度的提高，在一定程度上克服了汽車起重機(jī)的不足。同時(shí)，其具有的轉(zhuǎn)移迅速、機(jī)動靈活的特點(diǎn)又彌補(bǔ)了履帶式起重機(jī)轉(zhuǎn)場靈活性較差的不足。因此，在施工現(xiàn)場道路較窄的情況下，使用輪胎式起重機(jī)成為了優(yōu)選方案。考慮到輪胎式起重機(jī)本身具有的特性，我國在安裝主流1.5 MW機(jī)組風(fēng)機(jī)時(shí)，多次選用了5 000 kN以上的大型輪胎式起重機(jī)作主力、500 kN左右汽車起重機(jī)作輔助的施工方案。

雖然輪胎式起重機(jī)兼顧了履帶式起重機(jī)和汽車起重機(jī)的一些特征，但支腳必須落地才能負(fù)載，無法帶載行駛，在風(fēng)電安裝環(huán)境惡劣、安裝高度較高、葉輪安裝方位要求特殊等情況具有明顯的局限性。同時(shí)，輪胎式起重機(jī)與履帶式起重機(jī)、汽車起重機(jī)類似的高大臂架均對風(fēng)載較為敏感，這也是影響輪胎式起重機(jī)作為風(fēng)電安裝主力起重機(jī)的重要因素。

3 風(fēng)電機(jī)組吊裝技術(shù)的發(fā)展趨勢

目前，風(fēng)電工程吊裝技術(shù)及其裝備主要朝著2個(gè)方向發(fā)展：①研發(fā)起重能力更強(qiáng)的地面起重設(shè)備，以滿足風(fēng)機(jī)安裝中不斷提高的吊裝需求；②研發(fā)吊裝風(fēng)機(jī)主機(jī)的專用設(shè)備。

上述方向中，前者的設(shè)備投入巨大；后者可充分利用風(fēng)電機(jī)組自身的特點(diǎn)，以較小的投入和體現(xiàn)較高的適用性。

4 基于風(fēng)機(jī)主機(jī)的吊裝技術(shù)

新型吊裝技術(shù)采用基于風(fēng)機(jī)主機(jī)的吊裝方案，充分利用風(fēng)電機(jī)組主機(jī)和塔筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并通過新型專用設(shè)備實(shí)現(xiàn)。新型吊裝方案采用的專用設(shè)備主要由起升機(jī)構(gòu)（含吊具）、自升機(jī)構(gòu)、門架結(jié)構(gòu)、底架結(jié)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、抱緊裝置、引進(jìn)裝置、防護(hù)裝置、液壓系統(tǒng)、電氣和電控等機(jī)構(gòu)組成，如圖1所示。其中，自升機(jī)構(gòu)用于專用設(shè)備的升降，起升機(jī)構(gòu)用于吊運(yùn)發(fā)電機(jī)等風(fēng)電機(jī)組主要零部件的安裝、拆卸等垂直作業(yè)，變幅機(jī)構(gòu)可滿足吊裝零部件安裝位置的水平調(diào)整要求。

新型吊裝技術(shù)的基本原理為：通過專用設(shè)備自身的自升降機(jī)構(gòu)帶動設(shè)備沿風(fēng)機(jī)塔筒升至風(fēng)機(jī)主機(jī)下方的預(yù)定高度，通過連接裝置將專用設(shè)備與風(fēng)機(jī)主機(jī)、塔筒固定，依靠可變幅的門架覆蓋作業(yè)范圍，通過起升機(jī)構(gòu)裝卸風(fēng)機(jī)大部件，并通過自升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)設(shè)備本體的拆卸和降落。

5 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

基于風(fēng)機(jī)主機(jī)的吊裝技術(shù)和專用設(shè)備克服了傳統(tǒng)的基于地面的吊裝方案的缺點(diǎn)和弊端，具有以下6個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：①新型方案采用無塔身結(jié)構(gòu)，利用風(fēng)機(jī)主機(jī)自身的高度將專用設(shè)備連接在機(jī)組主機(jī)上；與其他地面起重機(jī)相比，不受起重機(jī)起升高度的制約。②新型方案采用門架式臂架、油缸變幅，可覆蓋風(fēng)電機(jī)組吊裝維護(hù)范圍內(nèi)所有的零部件吊裝、維護(hù)作業(yè)。③通過自身具有的裝置，可自行完成設(shè)備本體的起升、下降和拆裝工作。④采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、便于運(yùn)輸、轉(zhuǎn)場適應(yīng)性強(qiáng)。⑤受安裝風(fēng)機(jī)周邊地形（坡面或軟地面）的影響小，減少了對環(huán)境的依賴和破壞。⑥設(shè)備價(jià)格低，約為同功能大型起重設(shè)備的1/10甚至更低。

6 結(jié)束語

綜上所述，以風(fēng)機(jī)主機(jī)為基礎(chǔ)的風(fēng)電吊裝技術(shù)有效解決了傳統(tǒng)技術(shù)中以地面為基礎(chǔ)的吊裝模式對地形要求高、施工時(shí)間長、成本高和安全性低等問題，為風(fēng)電工程的建設(shè)和運(yùn)維提供了更科學(xué)、合理的施工方案和新型設(shè)備，明顯降低了風(fēng)電工程的成本，提供了經(jīng)濟(jì)、安全的解決方案，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2]胡宏彬，任永峰.新能源應(yīng)用技術(shù)叢書：風(fēng)電場工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： The use of suitable and effective wind power engineering wind power lifting technology and equipment， to improve the wind power engineering construction quality and operation performance of wind power has positive significance. Therefore， this paper expounds the technical characteristics and special requirements of wind turbine lifting， illustrates the status of wind turbine lifting technology， a brief analysis of the wind turbine lifting technology development trend， and discussed based on wind machine hoisting technology and its advantages.

Key words： wind turbine； crane； hoisting technology； lifting capacity