风机安装论文-风机安装工艺改进与发展方向-文发网.pdf

2010年 第6期24 INSTALLATION 结构与设备安装 胡容明 湖南省火电建设公司 株洲 412000 摘 要 随着研究风电技术的日趋成熟 国内风力发电快速发展 风力发电机的安装竞争越来越激烈 本文主要针 对不同地形的风机吊装任务 在改进风机吊装工艺和方法 缩短风机的安装时间 减少风电场施工成本方 面进行了一定的技术经验总结 希望对同行今后的工作有所裨益 关键词 风力发电机 机舱 叶轮 吊装 中图分类号 TU206 文献标识码 B 文章编号 1002 3607 2010 06 0024 04 风机安装工艺改进与发展方向 前言 风力发电以其投资周期短 清洁环保 再生性强的特 点 一直是国家重点研究扶持的项目 随着国内风电研究技 术的快速发展 风电安装也逐渐成为各火电安装公司的又一 市场 近年来国内投资风电市场异常火热 由于风力发电受 风速的限制 风力发电投资场地也从最初的海边 草原 戈 壁滩逐步向山区 沙漠和海上发展 单机的发电功率也会向 大功率发展 这也势必会增大风机安装的难度 本文作者通 过所在单位近三年风电安装的施工经验 总结了各种地形风 机吊装中质量工艺及成本控制方面的有效改进和提高 为 今后风电市场的发展提供了一些较为先进的思路和方法 1 风机吊装方法介绍 风力发电机的安装包括预埋件的安装 塔筒吊装 机舱吊装 叶轮组合及吊装和电器部分安装 一般采用 400t左右的履带吊或汽车吊作为主力吊机 用50 260t的 2 各种地形风机吊装工艺的改进 风机吊装按照施工区域和地形特征可以分为草原 高原以及海边地区 目前正在向戈壁滩 山区发展 施 工难度越来越大 2 1 海边风机的安装 风机多设计在防护堤或盐 田里面 而这些地方多是防护林或盐地 具有地势松 软 安装场地狭小 腐蚀性强 风速及风向不确定性 等特点 针对地势松软的特点 选用50t履带吊作为辅 助吊机 利用其受力面积大 对地势要求相对较低的 特点 和450t主力吊机配合使用 发挥了很好的自身优 势 针对海边腐蚀性强的特点 对基础环的内外各接触 面进行再处理 对叶片防雨罩 轮毂导流罩进行技术改 进 基础环在风机浇筑基础混凝土中的预埋件 对整个 风机的运行起着至关重要的作用 风机安装前 对基础 环的防水情况 基础环的接地电阻 水平度等进行重点 复查 为了让基础环起到防水的效果 基础浇灌前 在 基础环与混凝土的内外结合面放置泡沫条 待基础混凝 土保养期过后 抽出泡沫条 再在里面灌上沥青 起到 了很好的防水作用 风机叶片的防雨罩是起防止风机运 行时雨水进入轮毂内部作用 但运抵安装现场的叶片多 会出现接头缝隙过大 螺杆伸出过长 密封性不好的弊 端 针对此类缺陷 我们有针对性的进行了改进 改螺 杆连接为铆接 避免了螺杆挂吊装吊带的隐患 在接头 处用玻璃胶进行密封 起到很好的效果 海边风机的安 装 受风力影响较大 风速及风向有很大的不确定性 而且强阵风多 再加上场地受限 扯溜绳不方便 针对 以上特性 我们把人员集中在主吊机的正后方 对整个 叶轮形成内八字形 两根溜绳与整个叶轮形成一个三角 汽车吊作为辅助吊机 电气部分的安装包括盘 柜安装和电缆敷设 随 着风力发电机选择场地 的变化 风机设备的安 装难度也相应增加 为 了优化风机设备的吊装 方法 本文总结以往风 机的安装经验 根据不 同型号风机设备的特 点 对以往安装方法 进行改进 INSTALLATION 25 INSTALLATION 结构与设备安装 形 充分利用了人员机动性强的特点 增强了叶轮吊装 的稳定性 另外叶轮吊装时 在下部叶片根部准备吊带 及链条葫芦 很好地规避了强阵风的干扰 取到了很好 的效果 2 2 在内蒙草原 张北坝上丘陵及戈壁滩地带施 工 地基多是细沙 石头等为主 相对比较干燥 按 正常施工 接地电阻难以达到安装要求 针对不同的 地基情况 分别采用延长接地扁钢 增加接地极 注入 石墨降阻剂和安防接地电阻盒等工艺方法 使接地电阻 满足了安装要求 基础环的水平度是风机能否垂直安装 的关键 在基础环安装时 在各支腿下部加装了预埋铁 板 把支腿下部焊接规定在铁板上 然后用钢筋焊接的 方式把各支腿连接起来 使下部支腿部分形成一个整体 结构 然后在钢筋绑扎完后和混凝土浇筑前 对基础环 的水平度进行测量 并做好记录 通过这样的处理方法 安装的风机基础环水平度全部合格 2 3 草原 海边 戈壁滩等地风机的安装 针对 草原地区地势相对平坦 安装场地开阔的特点 设计 了制作了扁担梁 用于机舱的卸车 节省了大吨位吊 机卸车的成本 扁担吊耳的强度计算 扁担吊耳 件 厚60mm 焊接在梁的中间位置 焊接方式为双面角焊缝 焊高为10mm 两边用10mm的铁 板将扁担吊耳固定 焊接后扁担吊耳相当一个悬臂梁 其力学模型如下图 机舱卸车平面布置图 2 3 1 吊具的组成 由于吊装机舱使用的是专用吊链 吊链由长环链 63t 起重链条 34 1 89m2根 34 1 386m2根 短环 链43t等组成 通过2个55t卸扣 机舱前端 和2个35t 卸扣 机舱后端 连接 如图 为了方便吊链的长环能方便的挂在吊装小梁上 制 作一个整体扁担吊耳 方便机舱的挂钩 吊链与扁担吊 耳的连接如下图 机舱吊链 机舱起吊 吊具的组合 扁担吊耳加工图 2 3 2 吊梁的挂钩方式 2 3 2 1 采用吊环与汽 车吊吊钩挂钩 在吊梁的两端焊接吊耳 吊耳由20mm厚铁板加工 轴 孔两边由10mm厚铁板加厚 吊耳 件4 与吊梁的焊接为 双面角焊缝 焊接前打50o破 口 顿边2mm 沿吊耳全部焊 透 通过55t卸扣与50t长链环 2010年 第6期26 INSTALLATION 结构与设备安装 CH50 连接 长链环挂在吊钩上起吊 2 3 2 2 采用钢丝绳兜吊的挂钩 由于50t汽车吊在基本臂时的起升高度只有10m 而 机舱在挂好吊链后的高度约为6m 因此兜吊用的钢丝绳 长度从梁到吊钩距离不能超过4m 且起重量要求达到 35t 选用 32 5mm的钢丝绳 长度为16m 4个头起吊 查钢丝绳的安全起吊重量 6倍安全系数时 32 5mm 的钢丝绳可以起吊9t 4个头可以起吊36t 如果用此方式必须在兜挂的地方焊好包铁 并在 梁的端部焊接一块角铁能防止钢丝绳滑出 利用小型 货车作为拉扯溜绳的工具 既加强了稳定性 又节省 了人手 2 4 高原地区风机的安装 如张北项目 河北坝上 高原属小丘陵地带 地层中多含有大量的玄武岩 基础 处理量很大 地面突出石头较多 安装吊机行走困难 为了不影响地表特性 节省施工成本 采用主力吊机选 线移动 只处理石头地面突出部分 2 5 海南海边风机安装的是2MW直驱式风力发电机 组 设备重量大 尺寸大 叶片长度近41米 叶轮直径 达82米 又在海边的防护林间安装 安装场地小 为了 减少对防护林及海边防洪地势的破坏 安排了设备根据 吊装进度分次进场 此类型的风机的变频柜在下部平台 上 对底部安装平台的平整度要求很高 利用四点定义 各平面的方面 采用水准仪选准安装平面 根据现场的 实际情况和设备的吊装顺序 先安排第三节塔筒进场卸 车 因为塔筒内的电缆敷设在第三节塔筒内 然后让第 一节塔筒进场 直接在运输车上安装吊耳 直接抬吊安 装就位 按后依次吊装第二 三节塔筒 然后安排机 舱 轮毂和发电机的进场卸车吊装 最后利用主力吊机 对叶片卸车 叶轮组装 这样利用了主力吊机可以把叶 片在空中转动的优势 最大限度地减小了安装平台的尺 寸 克服了现场的安装缺陷 节省了成本 2 6 根据安装场地的风速 区域情况 选择安装不 同型号的风机 海边 草原和戈壁滩等地多选用1 5KW 的风机 海上则选用3KW的风机 而山区由于受运输场 地的限制 多选用1 5KW以下的风机 我公司安装的多 是1 5KW以上风机 有华锐SL1500 东汽FD1500 三一 SE7712 湘电风能XE82 2000等 华锐SL1500风机的安 装特点是机舱 轮毂需要在现场进场组合 机舱吊装重 量较大 轮毂上没有专用吊耳 叶轮吊装要采用专用吊 带 吊装前需要进行角度调整 机舱内施工空间大 变 频器安装在机舱内 多采用电缆连接 东汽FD1500风机 最大的特点是机舱和轮毂不用组合 可以直接吊装 但 轮毂机舱内的作业空间太小 叶轮吊装前后要更换吊耳 螺栓 这给施工留下了安全隐患 三一风机对以上两种 风机的特点进行了改进 但机舱的运输尺寸大 比较适 合在平原地区安装 湘电风能设计生产的XE82 2000型 风机是一种2MW的直驱式风力发电机 它没有齿轮箱 靠叶轮的转动直接驱动发电机发电 但这种机型安装相 对较复杂 一是安装高度高 设备尺寸大 二是辅助部 件多 现场组合工作量相对较大 3 安全 质量 进度方面的控制 3 1 在风机安装速度方面 作者所在单位风电项目 员工克服北方天寒地冻的恶劣天气影响创造了日均安装 一台半风机 50天安装验收84台风机的纪录 如 山东 莱州风电项目 2007年8月31日第一个基坑开挖 当年12 月5日第一回线投产发电 实现了业主当年投资 当年投 产的目标 作者所在单位风电施工队伍招之能来 来之 能战 战之必胜 各风电工程项目按照业主的要求 均 圆满完成了施工任务 得到了业主和监理的一致好评 3 2 在风电施工安全方面 坚持每周一次的安全学 习 每日班前 三交 严把设备安全关和人员安全意 识关 至今未发生一起人身伤亡事故和机械设备损伤事 故 实现了 零事故 的安全目标 根据国家风电行业 的有关法律法规 作者所在单位进一步规范风电安装项 目管理 明确风电安装人员岗位职责 制定风电安装标 准化作业指导书 已完工项目质量验收合格率100 无 一例返工事件 达到了质量 零缺陷 的目标 4 降低安装成本 提高安装效率方面的改 进 进入风电领域以来 作者所在单位注意总结风电技 术经验 并在满足业主要求的基础上 进行了节能降 耗 增收节支方面的改进 被同行业广泛借鉴 4 1 风机塔筒在吊装之前 690V动力电缆敷设须完 成48根 工期长 影响风机吊装 48个电缆中间接头 同时存在工艺质量差和留下了安全隐患 为解决上述问 题 改进塔筒690V动力电缆敷设方式 改分段敷设为直 线敷设 取消了中间接头 4 2 为了实现同相电缆单根敷设 同时平衡工作量 与施工工期的关系 采取风机第二节塔筒吊装之前敷设 690V动力电缆16根53米 根 第一 第三节塔筒电缆暂时 卷放在第二节塔筒 等风机吊装完成时候再完成第一 INSTALLATION 27 INSTALLATION 结构与设备安装 第二节塔筒电缆整改 如图一 19 2 170 32 35 2 3 80 50 4674元 风电场一期按33台计算 每期风电工程节约成本 33 4674 154242元 5 风电发展前景及存在困难 5 1 风电项目属于环保领域 有着广阔的发展前 景 作者所在单位对风电方面的人 财 物进行了充 分整合和战略调整 目前正在筹备成立专业的风电公 司 由专业的技术人员进行风电安装工程管理 公司还 安排专人到相关山区 戈壁滩 海上地势进行风机安装 考察 以及各种风力发电机型和大功率的风力发电机组 的实地考察 组织风电安装人员培训学习 为下一步开 拓更大的风电安装市场做好准备 5 2 在甘肃省瓜州项目的考察中 作者发现风电 基地的海拔在1600m左右 常年干旱少雨 年平均风速 7 6m s 交通极为不便 施工条件异常恶劣 要在此地 区安装风机 需要做好施工前期安排 要根据安装风机 的特点制定详细的施工方案和各项应急预案 为吊装工 作打下基础 5 3 在贵州项目的考察中 作者发现风电规划基地 在山顶上 海拔1800m左右 每一台风机坐落一座山头 风机设备运抵山顶要走近30km的盘山公路 特别是山间 气候复杂 往往是山底阴天 山间却是大雾 而到了山 顶可能就是冰雪或是太阳 让人琢磨不定 而且昼夜温 差 风速很大 给施工打来很大的不便 6 结论 通过对草原 高原以及海边 山区风机吊装工艺和 方法 缩短风机的安装时间 减少风电场施工成本方面 进行的探索有一定的价值 可作为今后各类风机吊装工 作的重要参考方案 但作者所在单位未涉及领域如海 上 戈壁滩的风机吊装施工方案仍需进一步研究 参考文献 1 最新风电工程技术手册 中国科技文化出版社2006年7月出版 2 风力发电机组装配和安装规范 GB T 19568 2004 3 风力发电机组 塔架 GB T 19072 200 4 风力发电机组 风轮叶片 JB T 10194 2000 5 风力发电机组安全要求 6 湘电风力发电机组安装指导书 7 华锐风力发电机组安装指导书 8 中华人民共和国国家标准 GB 50169 92 9 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 GB50169 2006 工艺改进前后比较 图一 改进前改进后 施工方式效果施工方式效果 塔筒电缆同 相分段敷设 电缆48根总长866米 塔筒电缆同 相单根敷设 电缆16根总长846 8米 中间接头48个中间接头16个 影响工艺质量及安 全运