高寒地区陆上大型风力发电机组安装工法文本

高寒地区陆上大型风力发电机组安装工法1.前言目前建设大型风力发电机组已成为一种新能源发展趋势，尤其是建设陆上大型风力发电机组，有利于增加我国可再生资源的比例，优化当地供电系统结构，减少当地供电压力等优点。风力发电机组安装精度要求高、安全系数大、结构复杂，尤其是大型风力发电机组相比小型风力发电机组，单台机组重量大、高度更高，机舱部位和风轮采用合体式吊装工艺，更利于精度的把控。4.5MW风力发电机组是我国目前已投产运行的陆上大型发电机组，且在天气寒冷地方大批量使用，若风力发电机组在安装过程中稍有差别就会造成严重的质量事故，针对上述特点，以三项关键技术作为指导，形成《高寒地区陆上大型风力发电机组安装的工法》，对施工过程中发电机组的安装进行指导、规范，解决发电机组安装中出现的问题，并在基于百兆压缩空气储能系统的综合能源应用示范项目300MW风电场工程中应用成功，取得了良好的经济效益与社会效益。4.5MW陆上大型风力发电机组合体式吊装技术与同类型分体式吊装精度更高、安全系数高、效率显著提高，本工法依托风机叶片的起吊方法以及定滑轮组进行吊装，该项技术获《风机叶片的起吊方法》国家专利授权及《风力发电机吊装滑轮组》国家实用专利。2.工法特点2.0.1本工法因工期紧张的原因，在风电设备吊装过程中，采用合体式吊装方法，与同类型分体式吊装方法相比，安装精度更高，安全系数更大，工期大大缩短。2.0.2本工法对机舱主体、塔筒和叶片的吊具进行了稍加修改，在吊装过程中使机舱保持水平，保证了机舱主体安装质量和精度。2.0.3本工法塔筒吊装使用定滑轮原理平均分配索具荷载，解决了细长类大型设备竖立难的问题。2.0.4本工法采用专用锁紧装置锁紧叶片，确保叶轮吊装过程中叶片不会转动，保证了设备吊装安全。2.0.5本工法的应用，缩短工期，降低施工成本，取得了良好的经济效益和社会效益。3.适用范围本工法适用于陆上所有大型风力发电机组的安装工程。4.工艺原理本工法在进行塔筒吊装时采用定滑轮原理，定滑轮实质是一个等臂杠杆，动力臂F1、阻力臂F2都等于滑轮半径R，如图4-1所示。根据杠杆平衡条件可得出定滑轮可以改变用力方向，但是不省力和不省距离。图4-1定滑轮如图4-2所示，利用定滑轮原理设计塔筒平衡吊装索具系统，钢丝穿过滑轮后分别与吊耳相连，两端拉力相等；随着塔筒竖立，滑轮两边钢丝绳长度差值逐渐变小，直到塔筒完全竖立，两边长度相等。本工法对机舱吊装采用先组装再吊装的合体式原理，并针对机舱吊装使用专一吊具，使组装精度提高减少起吊次数降低高空组装的次数。本工法在吊装风轮时，将叶片与轮毂在地面先进行组装，检查完毕进行吊装。（注：在安装叶片时应安装叶片锁紧装置）。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.1.1工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工前准备1.作业准备由于风力发电机组安装工程量大，风力发电机组最大安装高度110m，施工强度高，现场施工受风影响大，高空作业危险因素多，合理的施工组织与安排以及充分的施工前期准备工作，是确保工程顺利实施的关键。因此风电机组安装前，拟进行如下各项准备工作：1）成立由工程技术人员及工人组成的安装小组，由一人做总指挥，统一部署并指挥现场的安装工作；安装小组成员必须有县级以上医院出具的高空体检报告及高空作业证。2）组织技术人员及安装施工人员学习《风电机组安装使用维护说明书》和设计图纸以及厂家提供的风力发电机组安装的具体规定和要求，同时还学习风电机组安装相应的规程规范及技术交底，做到参与施工的人员人人心中有数。3）选择好合适的起吊设备，并准备、检查好起吊时所使用的工器具。4）每天安排专人对气象情况进行监测，并分析第二天的天气情况，当气温低于风电机安装要求温度，风力超过5级以上及暴雨、打雷、大雾等恶劣天气时，一律不得安排安装作业，且风力大于8m/s时不得组装叶片及起吊风轮。5）工作时必须穿工作服、佩戴手套、安全绳、安全带、安全帽及防滑鞋，在安装和维修组件时，严禁佩戴金属指环、表环、耳环等其它金属物品。2.作业条件1）向基础施工方搜集接地电阻报告、回填压实度报告、沉降观测数据报告锚板水平度报告、混凝土和二次灌浆养护及检测报告并存档。根据报告进行基础参数确认。（注：回填土须分层碾压密实，分层铺填厚度200mm，回填干密度≥1.8t/m，压实度≥0.95。风力发电机组机位接地电阻≤4Ω。）2）通过上锚板观察孔检查二次灌浆是否充实，外部有裂缝，是否满足吊装条件。3）检查上锚板内部、外部及法兰面，确保没有油漆破损、生锈、凸点等缺陷，并清理上锚板内杂物。4）检查螺栓、工具及物料等，同时使用短锯或砂轮机将上锚板内PVC管削短并打磨光滑，PVC管高出混凝土面10cm。5）上锚板表面没有严重的划痕及混凝土污染物，十等分水平度检查最大最小的测量值偏差≤1.5mm。6）风力发电机组基础混凝土强度达到设计值；基础上找到塔筒门的方位标记；确认排水孔工作正常。7）用卷尺测量锚栓上端露出上锚板的长度，应满足图纸要求。8）风力发电机组吊装前已进行沉降观测及基础试压，确认风力发电机组基础满足主吊站位要求。3.作业要求根据4.5MW风机各部件重量、起吊高度及外形尺寸，采用主吊机械为650t履带吊、辅吊机械85t履带吊及80t汽车吊和70t汽车吊。确定吊装平台大小和场地耐力要求8t/m²，机械作业场地平整度<1°。5.2.2现场布置合理布置施工场地，使施工的各个阶段都能做到交通便捷、运输畅通，以便人流、物流能顺利到达目的地，并尽可能减少反向运输和二次倒运。综合考虑场机组平面布置、工程量、地质条件等因素，施工区域本着满足生产需要、方便施工、便于管理的原则进行划分，尽量减少施工干扰，紧凑布置、节约用地。5.2.3塔基平台吊装1.复测基础水平度（基础环的水平度≤4mm，上锚板的水平度≤2mm）2.塔基平台吊装采用定滑轮吊带。3.调节平台位置（4个等分点与基础内侧的水平距离相等，误差≤5mm）如图5.2.3.3-1。图5.2.3.3-1水平控制等分观测点5.2.4交流器吊装使用2t/5m环形吊带和4个2t卸扣，吊起放置安装槽将柜体与平台连接禁锢且变流柜门朝向平台中心。5.2.5塔筒吊装1.塔筒直立重件提升地面200～300mm，停留3-5min。各专业操作人员再次对起重机构的制动系统、起升钢丝绳、吊具索具等关键部位进行检查。大件吊装运行时，各工作机构应平稳起动，低速匀速运转。如图5.2.5-1。图5.2.5-1塔筒直立2.剩余段塔筒安装提升塔筒后往已安装的塔筒上法兰处下落时须特别注意：缆风绳操作人员要配合控制塔筒的移动。揽风绳应从塔筒底端对称系两根，每根揽风绳应设置五名及以上地面人员拉拽，听从地面指挥指令进行松放及拉拽操作，如遇到风速不稳定情况，可将揽风绳系于固定物体上，使吊装物静止，待风速稳定且满足吊装要求再进行吊装作业。1）准备连接螺栓。将塔筒连接螺栓螺纹部分、螺母与垫片的接合面涂抹固体润滑膏、连接螺栓、垫圈、螺母摆放在相应安装孔附近如图5.2.5-2所示。图5.2.5-2润滑膏涂抹示意图2）清洁法兰面，在距离法兰面外边缘10mm处连续、均匀涂抹1圈密封胶，宽度5mm-10mm。5.2.6机舱主体吊具1.在机舱前后分别安装一根φ20×300m的缆风绳，前部安装到机舱口侧，后部通过吊物孔安装到机舱尾部固定到机舱底座上，在接触部位垫胶皮防护，防止磨损缆风绳。5.2.7机舱吊装1.机舱安装在塔筒安装到第三节就可对机舱进行组装将其内部发电机、齿轮箱及机壳等附件进行地面组装如图5.2.7-1，机舱前后分别安装一根φ20×300m的缆风绳，前部安装到机舱口侧，后部通过吊物孔安装到机舱尾部固定到机舱底座上，在接触部位垫胶皮防护，防止磨损缆风绳。2.机舱内物资放置应平均，找正机舱中心位置，确保机舱起吊时平衡。3..起吊机舱直至吊具张紧并完全脱离地面，静置2~3分钟，确认安全可靠后主吊车回钩拆除机舱运输基座。拆除后，起吊机舱100~200mm，进行试吊。试吊无问题起吊机舱离地面1m左右。高塔筒风机安装机舱时注意机头方向朝向开阔区域，如可通行道路等方向，确保机头前20米可通行辅吊或铲车等重型机械设备进行牵引如图5.2.7-2所示。图5.2.7-2机舱吊装3.起吊机舱至顶段塔筒上法兰面适当高度，用导正棒导正后慢慢放下机舱至两法兰面接触，安装机舱时根据主吊车可移动区域确定机舱口朝向，确保便于后续叶轮吊装。4.手动安装机舱与塔筒连接螺栓1）螺栓应由下向上自由穿入，如果螺栓不能正常拧入，应进行过丝处理，严禁使用电动工具强行拧入；2）安装时应注意垫圈和螺母的朝向，双头螺柱露出端螺纹部分、螺母旋合接触面涂抹固体润滑膏。5.电动预紧机舱与塔筒连接螺栓1）将连接螺栓用液压扳手以对角法分三次进行紧固，最后再按顺序紧固一遍。2）预紧螺栓过程中吊车保持5t提升力。5.2.8风轮组装机组风轮由变桨系统总成、导流罩顶和三支叶片组成。组装风轮包括以下内容：轮毂准备、叶片准备、叶片安装。1.就位叶轮90°轮毂支撑2.起吊叶轮90°轮毂支撑到叶轮组装位置3.叶片组装起吊，由专人负责拉缆风绳控制叶片方向，指挥吊车平稳起吊，到达轮毂变桨法兰面处如图5.2.8-1所示。图5.2.8-1叶片组装示意图5.2.9风轮吊装1.55T/4.5M环形吊带（对折使用）通过120T弓形卸扣连接风轮吊具，M36*140螺栓固定到轮毂，拧紧力矩1500N·M。120T弓形卸扣安装时两侧垫片不能遗漏，吊具螺栓安装前必须进行目测，必须无任何损伤、变形、滑牙、缺牙、锈蚀、螺纹粗糙度变化等现象。否则禁止使用如图5.2.9-1所示。当风轮达到竖直位置时，用绑扎在吊带上的牵引绳拆除吊带，同时玻璃纤维保护罩随吊带缓慢滑下，拆除副起重机吊钩，仅由主吊提升风轮，直至风轮安装完成如图5.2.9-2所示，安装完成后拆除风轮吊具。6.材料与设备6.1材料与设备实施本工法进行大型风力发电机组安装所需设备及工具见下表6.1-1及6.1-2。表6.1-1风机设备参数表序号名称规格重量/吨备注1机舱11.37×4.47×4.45139不含风向风速仪等附件2轮毂5.03X4.50X4.2342.53叶片长80.6±0.06米19.2±3%单片重量4塔架第一段塔筒73.350第二段塔筒63.588第三段塔筒53.823第四段塔筒45.108第五段塔筒29.1315变频器柜3.4×1.3×2.6约5表6.1-2主要设备、机械及材料配置表名称规格数量备注主吊机650t履带吊1台辅助吊机85t履带吊80t汽车吊各1台ES36拉伸器33.026452件叶片螺栓拉伸电动液压泵JETPRO9.31台方驱液压扳手1寸方芯2套力矩扳手20~300N.m60~300N.m各1把环形吊带80t/5m1根环形吊带55t/4m；55t/4.3m各2根环形吊带35t/4m；55t/3m各2根弓形卸扣55t14个变桨转接线Pitch-O-16T024B1件机舱吊具WD3.6D1-G-10-001件叶尖保护套W2.0-G-133件其他设备及材料视需备齐6.2劳动力组织实施本工法所需人力配置见下表6.2-1表6.2-1劳动力配置表序号操作人员人数备注1施工总指挥1专责2技术负责人2专责3安全质量监督员3专责4起重指挥员2持证上岗5高空作业人员8持证上岗6履带吊操作员2持证上岗7汽车吊操作员2持证上岗7.质量控制7.0.1严格执行《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231-2009、《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-2018《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2011、《风力发电机组装配和安装规范》GB/T9568-2017《风力发电机组验收规范》GB/T20319-2017。（是否是现行规范）7.0.2加强一线施工人员的技术培训，针对施工特性和施工特点分阶段进行施工技术培训，全面提高施工人员的技术水平，确保施工质量满足设计要求。特殊工序的作业，如焊接作业等须由有资格的人员特证上岗操作。7.0.3加强对业主提供产品的保管与控制，应根据材料与产品不同形状和特点加以防潮、防雨、防锈、防腐和防天失等保护措施。7.0.4在安装的全过程中，技术人员负责对设各的结点、安装方向、安装顺序号等进行标识，并做好记录。7.0.5各施工人员按经批准的方案所规定的步骤进行组装、吊装与就位的施工，并采用拦风绳或支撑杆等措施防止组装件的倾倒，并做好电气元件的测量和调试记录。7.0.6建立机械保养台帐，保证施工过程中吊车、设备、品具的完好和使用。7.0.7质量控制点如表7.0.7-1。表7.0.7-1风机吊装质量控制点阶段序号控制点质量类别控制内容准备1风机基础检验验收BR平台整平、美观、平台半径是否符合吊装作业要求2设备附件开箱检验AR型号、规格、出厂合格证及有关资料等作验收记录安装阶段3基础水平度检查BR基础环露出地面高度误差±20mm、水平度误差≤2mm、螺栓孔间距误差≤0.5mm4塔筒检查BR设备外观是否有缺陷、元件材质无错用5塔筒安装AR螺栓型号、数量满足要求，螺栓力矩值按照厂家要求6机舱检查BR外观是否有缺陷、法兰处无污物、浮锈、无毛剌7机舱安装AR机舱起吊就位保证设备不损伤，机舱与塔筒连接螺栓力矩值按照厂家要求8轮毂检查BR外观无裂纹、无污物、表面光滑、油漆均匀，连接法兰处无污物、浮锈、毛刺9轮毂安装AR起吊就位保证设备不损伤、与机舱连接螺栓力矩值按照厂家要求10叶片检查BR外表面无裂纹、光滑，连接法兰处无污物、浮锈、毛刺，外表干净11叶片安装AR起吊就位保证设各不损伤、与轮毂连接螺栓力矩值按照厂家要求8.安全措施8.0.1参加施工的有关技术人员，管理人员，操作人员，包括技工必须接受入场前安全教育，经考试合格后方可上岗。8.0.2进入现场的施工人员必须按规定劳保着装，并佩戴好必要的安全防护用品。8.0.3特种作业人员必须持证上岗，非特种作业人员不得从事特种作业。8.0.4施工作业前应做好安全技术交底工作，并按要求做好记录。8.0.5现场施工人员应严格遵守安全操作规程和相关安全管理规定，正确使用工器具，服从安全人员的管理。8.0.6高处作业时施工人员必须系好安全带，安全带的固定位置应安全可靠，并尽量高挂低用。8.0.7爬梯、平台、通道等必须牢固可靠，临空面、悬空作业必须挂好安全带。8.0.8安装设备、工器具等应经常检查、维护和保养。8.0.9设备操作人员作业前应对设备的安全性能进行检查，确保设备安全运行。8.0.10起重作业前应对起重或捆绑用具及设施进行检查，正确选择和使用，并严格执行“十不吊”规定，确保其安全性符合要求。8.0.11大件吊装必须严格执行吊装方案，统一指挥，协同配合。8.0.12起重作业应设专人指挥并佩带袖标，并且指挥明确，信号清楚统一，参加施工的人员必须服从管理，统一行动。8.0.13施工区域应设置安全作业警戒线，并派设安全警戒人员，禁止无关人员进入。8.0.14安全人员应坚持现场巡视，发现违规必须及时制止和处理。8.0.15施工作业中，遇有5级以上大风和雷、雨、雪、大雾时应停止作业。9.环保措施9.0.1施工中严格遵守《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国水士保持法》、《建设项目环境保护管理条例》等规定。9.0.2施工过程中产生的施工垃圾必须经统一回收处理，并合理回收，废水、废弃物等排放应符合国家和地方的法律、法规及有关行业的设计规范。9.0.3在吊装施工过程中必须对施工部位周围进行警戒。9.0.4严格执行设备安全操作规程，每台设备专人操作和专人维修保养；设备运转期间，操作人员不得离开岗位。9.0.5施工道路出入口路面应做硬化处理，设置排水沟、混凝土门档及冲洗车辆设施，基本做到不洒土、不扬尘，保证道路干净。9.0.6现场材料分规格、品种堆放整齐，做到工完料尽场地清，临时公棚等设施规范搭建，保持现场整洁。9.0.7搞好施工环境卫生，现场施工垃圾采用层层清理，几种堆放，专人管理，统一搬运的方法。10.效益分析由于在高寒地区高寒地且风季大批量投入大型风力发电机组安装，常常因天气原因无法施工，通过该工法的实施，相比于普通工法在安装大型风力发电机组工期由5.5天吊一台，缩减到3.5天一台，在保证风力发电机组安装质量的同时，减少了机械的投入，施工本工法将吊装一台风力发电机组的费用