CN102425530A - 一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法，属风力发电机施工方法，此一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法，其特征是是首先在陆地或运输驳船的甲板上将风力发电机的机舱、轮毂、两片叶片组对成一体（俗称：“兔子头”），然后将此兔子头、三节风机塔筒和第三片叶片一起装载在运输驳船上，运到海上风力发电机的安装机位后，在作业平台上进行兔子头、三节风机塔筒和第三片叶片的总体安装；其施工步骤为：一、风力发电机的机舱、轮毂和两片叶片的组装，二、风力发电机基础环的调整安装，三、风力发电机组分体高空对接安装；减少了风力发电机的部件因海运和海装而产生的碰损率，保证风力发电机的安装质量和操作人员的安全性，施工成本低。

Description

一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法

技术领域

本发明属风力发电机安装方法，尤其是涉及一种海上风力发电机组高空对接安装方法。

背景技术

我国海域面积辽阔，海上风能资源丰富，利用近海海风风力发电的潜能极大，随着海上风电场技术的成熟发展，海上大型风力发电机组的安装已越来越广泛，而海上大型风力发电机组的安装施工难度大，既往技术采用整体吊装，即先在陆地上将塔筒、机舱、轮毂、叶片组合成整体，然后用特大型运输驳船整体运输，再利用两台大型起重浮吊进行整体抬吊，其缺点是：风力发电机组整体海上运输重心高，倾翻风险大；不仅要大幅度提高运输和吊装设备的能力，而且在风力发电机设计中必须要考虑整体安装缓冲装置以减少海运和海装的碰损率；安装过程还要加强塔筒垂直度控制，以致施工人员增多、安装成本提高，项目投资增大。

发明内容

本发明的目的是提出一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法,极大地减少风力发电机的部件因海运和海装而产生的碰损率，保证风力发电机的安装质量和操作人员的安全性，降低施工成本。

本发明的目的是这样来实现的：一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法，是首先在陆地或运输驳船的甲板上将风力发电机的机舱、轮毂、两片叶片组对成一体（俗称：“兔子头”），然后将此兔子头、三节风机塔筒和第三片叶片一起装载在运输驳船上，运到海上风力发电机的安装机位后，在作业平台上进行兔子头、三节风机塔筒和第三片叶片的总体安装。

海上风力发电机组分体高空对接安装配备吊装机具：风力发电机吊装主吊机14采用安装在大型驳船上的1000t—1200t履带吊，辅吊机15采用180t-—250t浮吊。

本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法，其施工步骤为：一、风力发电机的机舱、轮毂和两片叶片的组装；二、风力发电机基础环的调整安装；三、风力发电机组分体高空对接安装。

其中：

一、风力发电机的机舱、轮毂和两片叶片的组装：（见图1）

      在陆地或运输驳船13的甲板上组装机舱3、轮毂4和两片叶片2；

1)    、机舱3吊装：将专用吊具（注：该专用吊具拟另申请发明专利，本文中未作说明）与机舱3连接好，用两条麻绳（溜绳）固定在机舱3的两侧，用来控制机舱3的摆动，用主吊机14吊装机舱3，平放在运输驳船13的甲板上；

2)    、轮毂4与机舱3对接：用辅吊机15吊起轮毂4使其与机舱3对接，用螺栓固定，用液压扳手对称地进行螺母预紧后，将辅吊机15松钩并拆除吊具；用液压扳手第二次紧固螺栓，达到最终的力矩要求；

3)    、叶片2与轮毂4对接：

a）、使用轮毂4自带的变浆装置将轮毂4与叶片2连接的法兰面调在水平方向，以方便叶片2的组对，保持水平对接；

b）、将叶片2与专用吊具（注：该专用吊具已申请名称为“大型风力发电机叶片专用吊具”的实用新型专利，专利号为200920172117.2）固定，用辅吊机15吊起叶片2，将叶片轴与轮毂4转子上的孔对正后，将所有螺栓对应穿入轮毂4，用液压力矩扳手将各螺栓紧固到规定力矩以固定安装叶片2；

c）、在叶片2的下方用道木支撑，然后拆除专用吊具；重复上述方法安装另一片叶片2；

4)    、然后将组装成一体的机舱3、轮毂4和两片叶片2（即兔子头1）、三节风机塔筒5以及第三片叶片2均装载在运输驳船13上，运到风力发电机的海上安装机位。

二、风力发电机基础环的调整安装：（见图2、图3）

风力发电机基础环8的水平度，是保证塔筒5安装垂直度、减小机舱3偏心弯矩的关键；风力发电机基础环8的调整安装方法如下：

风力发电机基础环8安装水平度的调整装置主要由主支撑杆10、斜撑6、调节螺栓7和调节螺母12组成，在基础环8的底部法兰盘外沿环9上圆周均布地开设螺栓孔，且以在基础环8的底部法兰盘外沿环9上圆周均布地开设三个螺栓孔为佳，即使此三个螺栓孔的径向中心连线分别互成60o夹角，各主支撑杆10亦呈圆周均布对应地竖向设置，且以圆周均布对应地竖向设置三个主支撑杆10为佳，该主支撑杆10采用热轧无缝钢管，且此各主支撑杆10的中心线与基础环8上开设的各螺栓孔的中心线相对应一致，在各主支撑杆10的底部和顶部均分别焊装矩形板11，在各顶部矩形板11的中心分别焊装旋装有调节螺母12的调节螺栓7，并使各调节螺栓7的中心线与基础环8上开设的各螺栓孔的中心线对应一致，同时在各两两相邻的主支撑杆10的顶段与底段之间分别对应焊装斜撑6以形成牢固的钢结构支撑架，将此钢结构支撑架的各主支撑杆10的底部的矩形板11与风力发电机砼基础16上的预埋件相对应焊接，用辅吊机15将基础环8吊起，使基础环8底部法兰盘外沿环9上开设的各螺栓孔分别对准支撑架上的各调节螺栓7，将各调节螺栓7穿入螺栓孔，使基础环8承托在各调节螺母12上安装就位，辅吊机15不松钩，仍保持受力状态；基础环8水平度调整时，首先用精密水准仪对已就位的基础环8的水平度进行测量，测量方法是用精密水平仪和标尺，在相隔120°的三个方向上测量，每处测三个点，高低差（水平度）应≤2mm，若测量后发现某个支撑点的水平度超差，则用千斤顶将该支撑点的基础环段顶起，通过旋转该处的调节螺母12带动基础环8作上下升降，以调节基础环8的水平度，当水平度达到设计要求时，分别锁紧各调节螺栓7上的调节螺母12，并在各穿出基础环8底部法兰盘外沿环9的调节螺栓段上旋装螺母以固定，完成基础环8的水平度调整，松开辅吊机15吊钩，然后浇筑混凝土将钢结构的支撑架（调整装置）及基础环8均预埋在风力发电机砼基础16中。

三、风力发电机组分体高空对接安装：（见图4、图5）

风力发电机组分体安装时，先分别依次吊装三节塔筒5，再吊装兔子头1，最后在空中将第三片叶片2和轮毂4对接；

具体安装方法如下：

a)    、塔筒吊装：

塔筒5分上、中、下三段，吊装顺序是依次吊装下、中、上段塔筒5；

将专用吊具固定在下段塔筒5的顶部和底部（注：该专用吊具已申请名称为“双向调节风力发电机塔筒吊装专用组合吊具”的实用新型专利，申请号为201120237745.1），将主吊机14与下段塔筒5的顶部专用吊具相连接，辅吊机15与下段塔筒5的底部专用吊具相连接，主、辅吊机14、15吊起塔筒5离开运输驳船13，慢慢将塔筒5由水平状态吊至垂直状态，然后将辅吊机15松钩，拆除下段塔筒5底部的专用吊具，用一台主吊机14将下段塔筒5吊装至风力发电机基础环8上并对应穿装到基础环8的螺栓上，在塔筒5内侧将垫圈和螺母装到基础环8的螺栓上，用冲击扳手将一圈基础环8上的螺母预拧紧，再用液压扭力扳手按设计的紧固力矩，按对角顺序依次拧紧螺母；

上、中、下段塔筒5的安装工艺基本相同，所不同的是：中段塔筒5底部法兰与下段塔筒5的顶部法兰相连接，中段塔筒5顶部法兰与上段塔筒5底部法兰相连接，上段塔筒5顶部法兰与兔子头1的机舱3法兰相连接；

b)    、兔子头吊装：

将吊具索具安装在兔子头1的吊装固定环上，在每片叶片2的边缘保护器（注：该边缘保护器拟另申请实用新型专利，本文中未作说明）上各挂上一条150～200m长的绳索作为溜绳，以控制吊装过程中叶片2的摆动和位移，锁定机舱3后，由主吊机14将兔子头1吊至安装高度后，将机舱3安装到上段塔筒5顶平面的对接法兰上，采用螺栓固定，并用液压扭力扳手按设计的紧固力矩，按对角顺序依次拧紧螺母；

c)    、第三片叶片吊装：

使用轮毂4自带的变浆装置将轮毂4与第三片叶片2连接的法兰面调在水平方向，以与第三片叶片2的水平对接；将第三片叶片2与专用吊具（注：该专用吊具已申请实用新型专利）固定，在叶片2的尾部系上两根150m～200m长的溜绳，以便控制叶片2的摆动，用主吊机14徐徐吊起第三片叶片2，将其与轮毂4法兰盘对应连接，并按规定力矩用液压扭力扳手紧固。

本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法，极大地减少了风力发电机的部件因海运和海装而产生的碰损率，保证风力发电机安装质量和操作人员的安全性，降低了施工成本，尤其适合于近海水位较浅的区域中的风力发电机的安装。

现结合附图和实施例对本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法的步骤之一的示意图，（机舱3、轮毂4和两片叶片2组装成兔子头1）。

图2是本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法的步骤之二主视示意图（基础环8的调整安装）。

图3是本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法的步骤之二俯视示意图（基础环8的调整安装）。

图4是本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法的步骤之三的示意图（塔筒5的吊装）。

图5是本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法的步骤之三的示意图（兔子头1的吊装）。

图1～图5中：

1、兔子头   2、叶片   3、机舱   4、轮毂   5、塔筒    6、斜撑   7、调节螺栓   8、基础环   9、法兰盘外沿环    10、主支撑杆   11、矩形板    12、调节螺母     13、运输驳船    14、主吊机   15、辅吊机   16、风力发电机砼基础。

具体实施方式

实施例

江苏某近海风电场风力发电机项目，采用本发明提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法安装风力发电机组，安装步骤为：

一、风力发电机的机舱、轮毂和两片叶片的组装：

a)、风力发电机组的吊装机械：主吊机14采用安装在大型驳船上的CC5800型1000t履带吊，工况配置为：SSL工况，主臂90m，回转半径26m，额定荷载154t，辅吊机15采用200t浮吊；

b)、机舱吊装：

将专用吊具和机舱3连接好，用两条麻绳固定在机舱3的两侧，用来控制机舱3摆动，用主吊机14吊装机舱3，平放在运输驳船13的甲板上；

c)、轮毂与机舱对接：

用辅吊机15吊起轮毂4使其与机舱3对接，用螺栓固定，用液压扳手对称地进行螺母预紧后，将主吊机14松钩并拆除吊具；用液压扳手第二次紧固，达到最终的力矩要求；

d)、叶片与轮毂对接：

使用轮毂4自带的变浆装置将轮毂与叶片2连接法兰面调在水平方向，保证两片叶片2与轮毂4水平对接组装；将叶片2与专用吊具固定，用辅吊机15吊起叶片2，将叶片轴与轮毂4转子上的孔对正后，将所有螺栓对应穿入轮毂4，用液压力矩扳手将各螺栓紧固到规定力矩以固定安装叶片2，将机舱3、轮毂4和两片叶片2的组装成兔子头1；

然后将兔子头1、三节风机塔筒5及第三片叶片2一起装载在运输驳船13上，运到海上风力发电机的安装机位。

二、风力发电机基础环的调整安装：

在基础环8的下端法兰盘外沿环9上制作三个螺栓孔，各螺栓孔径向中心连线之间分别互为60°夹角，基础环主支撑杆10共三根，采用Ф168㎜的热轧无缝钢管，上下两端各焊接300×300×20㎜的矩形板11，将M30的调节螺栓7与各主支撑杆10顶端矩形板11焊接，每个调节螺栓7上旋入一个调节螺母12，各主支撑杆10底端矩形板11与风力发电机砼基础16预埋件焊接为一体，在三根主支撑杆10之间分别焊装斜撑6，该斜撑6采用Ф50的钢管。

基础环8安装时，用辅吊机15将基础环8吊起，使基础环8下端法兰盘外沿环9的三个螺栓孔分别对准焊接在主支撑杆10上的三个M30调节螺栓7，将调节螺栓7穿入螺栓孔，将基础环8承托在三个调节螺母12上，完成基础环8的安装就位，辅吊机15不松钩，仍保持受力状态。

基础环8水平度调整时，首先用精密水准仪对已就位基础环8的水平度进行测量，测量方法是用精密水平仪和标尺，在相隔120°的三个方向上测量，每处测三点，高低差（水平度）≤2mm，若测量后发现某个支撑点的水平度超差，则用千斤顶将该支撑点顶起，通过旋转该处的调节螺母12丝扣带动基础环8上下升降，以调节基础环8的水平度，当水平度达到设计要求时，分别紧固主支撑杆10上的调节螺母12，并将三个螺帽分别紧固在穿过基础环8下端法兰盘外沿环9的调节螺栓7上，完成基础环8的水平度调整，松开辅吊机15的吊钩，然后浇筑砼，完成基础环8的预埋。

三、风力发电机组分体高空对接安装：

风力发电机组安装时，先分别依次吊装三节塔筒5，再吊装在运输驳船13的甲板上组装好的兔子头1，最后在空中将第三片叶片2和轮毂4对接；具体施工方法如下：

a)    、塔筒安装：

塔筒5分上、中、下三节，吊装顺序是依次吊装下、中、上段塔筒5；

将专用吊具固定在下段塔筒5的顶部和底部，将主吊机14与下段塔筒5的顶部专用吊具连接，辅吊机15与下段塔筒5的底部专用吊具连接，主、辅吊机14、15吊起塔筒5离开运输驳船13，慢慢将塔筒5由水平状态吊至垂直状态，然后将辅吊机15松钩，拆除下段塔筒5的底部专用吊具，用一台主吊机14将下段塔筒5吊装至风力发电机基础环8上，在塔筒5内侧将垫圈和螺母装到基础环8的螺栓上，用冲击扳手将一圈基础环8上的螺母预拧紧，再用液压扭力扳手按设计的紧固力矩，按对角顺序依次拧紧螺母；

上、中、下段塔筒的吊装工艺基本相同，所不同的是：中段塔筒5底部法兰与下段塔筒5的顶部法兰相连接，中段塔筒5顶部法兰与上段塔筒5底部法兰相连接，上段塔筒5顶部法兰与兔子头1的机舱3法兰相连接；

b)    、兔子头的吊装：

将吊装索具安装在兔子头1的吊装固定环上，在每片叶片2的边缘保护器上挂上一条200m长的绳索作为溜绳，以控制吊装过程中叶片2的摆动和位移，锁定机舱3后，由主吊机14将此兔子头1吊至安装高度后，将机舱3安装到上段塔筒5顶平面的对接法兰盘上，采用螺栓固定，并用液压扭力扳手按设计的紧固力矩，按对角顺序依次拧紧螺母；

c)    、第三片叶片吊装：

使用轮毂4自带的变浆装置将轮毂4与第三片叶片2连接法兰面调在水平方向，以方便与第三片叶片2的水平对接，将第三片叶片2与专用吊具固定，在叶片2的尾部系上两根200m长的溜绳，以便控制叶片2的摆动，用主吊机14徐徐吊起第三片叶片2，将其与轮毂4的法兰盘对应连接，并按规定力矩紧固螺栓。

从2009年9月13日进入施工现场，除前期的各项准备工作外，到2009年11月23日顺利完成一台2MW试验风力发电机吊装任务，提前工期7天，节约安装机械费和人工费110.6万元（单机），安装精度达到工艺和质量要求，取得了较好的经济效益和社会效益。

Claims (1)

1.一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法，是首先在陆地上或在运输驳船的甲板上将风力发电机的机舱、轮毂、两片叶片组对成一体（即兔子头），然后将此兔子头、三节风机塔筒和第三片叶片一起装载在运输驳船上，运到海上风力发电机的安装机位后，在作业平台上进行兔子头、三节风机塔筒和第三片叶片的总体安装；此海上风力发电机组分体高空对接安装配备的吊装机具：风力发电机吊装主吊机（14）采用安装在大型驳船上的1000t-1200t履带吊，辅吊机（15）采用180t-250t浮吊；本发明所提出的一种海上风力发电机组分体高空对接安装方法，其施工步骤为：一、风力发电机的机舱、轮毂和两片叶片的组装；二、风力发电机基础环的调整安装；三、风力发电机组分体高空对接安装；其中：

一、风力发电机的机舱、轮毂和两片叶片的组装：

在运输驳船（13）的甲板上组装机舱（3）、轮毂（4）和两片叶片（2）：

a）、机舱（3）的吊装：将专用吊具与机舱（3）连接好，用两条麻绳固定在机舱（3）的两侧，用来控制机舱（3）的摆动，用主吊机（14）起吊机舱（3），平放在运输驳船（13）的甲板上；

b）、轮毂（4）与机舱（3）对接：用辅吊机（15）吊起轮毂（4）使其与机舱（3）对接，用螺栓固定，用液压扳手对称地进行螺栓预紧后，将辅吊机(15)松钩并拆除专用吊具，用液压扳手第二次紧固螺栓，达到最终的力矩要求；

c)、叶片（2）与轮毂（4）对接：使用轮毂（4）自带的变浆装置依次将轮毂（4）与叶片（2）连接的法兰面调在水平方向，以保证两片叶片（2）与轮毂（4）均为水平对接组装，将叶片（2）与专用吊具固定，用辅吊机（15）吊起叶片（2），将叶片轴与轮毂（4）转子上的孔对正后，将所有螺栓对应穿入轮毂（4），用液压力矩扳手将各螺栓紧固到规定力矩以固定安装叶片（2）；在已安装的第一片叶片（2）的下方用道木支撑，然后拆除专用吊具，重复上述方法安装另一片叶片（2）；然后将组装成一体的机舱(3)、轮毂（4）和两片叶片（2）即兔子头（1）、三节风机塔筒（5）及第三片叶片（2）均装载在运输驳船（13）上，运到风力发电机的海上安装机位；

二、风力发电机基础环的调整安装：

风力发电机基础环（8）的水平度，是保证塔筒（5）安装垂直度，减小机舱（3）偏心弯矩的关键；风力发电机基础环（8）的调整安装方法如下：

风力发电机基础环（8）安装水平度的调整装置主要由主支撑杆（10）、斜撑（6）、调节螺栓（7）和调节螺母（12）组成，在基础环（8）的底部法兰盘外沿环（9）上圆周均布地开设螺栓孔，各主支撑杆（10）亦呈圆周均布对应地竖向设置，各主支撑杆（10）采用热轧无缝钢管，且此各主支撑杆（10）的中心线与基础环（8）上开设的各螺栓孔的中心线相对应一致，在各主支撑杆（10）的底部和顶部均分别焊装矩形板（11），在各顶部矩形板（11）的中心分别焊装旋装有调节螺母（12）的调节螺栓（7），并使各调节螺栓（7）的中心线与基础环（8）上开设的各螺栓孔的中心线对应一致，同时在各两两相邻的主支撑杆（10）的顶段与底段之间分别对应焊装斜撑（6）以形成牢固的钢结构支撑架，将此钢结构支撑架的各主支撑杆（10）的底部的矩形板（11）与风力发电机砼基础（16）上的预埋件相对应焊接，用辅吊机（15）将基础环（8）吊起，使基础环（8）底部法兰盘外沿环（9）上开设的各螺栓孔分别对准支撑架上的各调节螺栓（7），将各调节螺栓（7）穿入各螺栓孔，使基础环（8）承托在各调节螺母（12）上安装就位，辅吊机（15）不松钩，仍保持受力状态，基础环（8）水平度调整时，首先用精密水准仪对已就位的基础环（8）水平度进行测量，测量方法是用精密水平仪和标尺，在相隔120°的三个方向上测量，每处测三个点，高低差（水平度）应≤2mm，若测量后发现某个支撑点的水平度超差，则用千斤顶将该支撑点的基础环段顶起，通过旋转该处的调节螺母（12）带动基础环（8）作上下升降，以调节基础环（8）的水平度，当水平度达到设计要求时，分别锁紧各调节螺栓（7）上的调节螺母（12），并在各穿出基础环（8）底部法兰盘外沿环（9）的调节螺栓段上旋装螺母以固定，完成基础环（8）的水平度调整，松开辅吊机（15）吊钩，然后浇筑混凝土将钢结构的支撑架及基础环（8）均预埋在风力发电机砼基础（16）中；

三、风力发电机组分体高空对接安装：

风力发电机组分体安装时，先分别依次吊装三节塔筒（5），再吊装在运输驳船（13）甲板上组装好的兔子头（1），最后在空中将第三片叶片（2）和轮毂（4）对接；具体安装方法如下：

a）、塔筒吊装：

塔筒（5）分上、中、下三段，吊装顺序是依次吊装下、中、上段塔筒（5），将专用吊具固定在下段塔筒（5）的顶部和底部，将主吊机（14）与下段塔筒（5）的顶部专用吊具相连接，辅吊机（15）与下段塔筒（5）的底部专用吊具相连接，主、辅吊机（14）、（15）吊起塔筒（5）离开运输驳船（13），慢慢将塔筒（5）由水平状态吊至垂直状态，然后将辅吊机（15）松钩，拆除下段塔筒（5）底部专用吊具，用一台主吊机（14）将下段塔筒（5）吊装至风力发电机基础环（8）上并对应穿装到基础环（8）的螺栓上，在塔筒（5）的内侧将垫圈和螺母装到基础环（8）的螺栓上，用冲击扳手将一圈基础环（8）上的螺母预拧紧，再用液压扭力扳手按设计的紧固力矩，按对角顺序依次拧紧螺母；

上、中、下段塔筒（5）的安装工艺基本相同，所不同的是：中段塔筒（5）底部法兰与下段塔筒（5）的顶部法兰相连接，中段塔筒（5）顶部法兰与上段塔筒（5）底部法兰相连接，上段塔筒（5）顶部法兰与兔子头（1）的的机舱（3）法兰相连接；

b）、兔子头吊装：

将吊具、索具安装在兔子头（1）的吊装固定环上，在每片叶片（2）的边缘保护器上挂上一条150～200m长的绳索作为溜绳，以控制吊装过程中叶片（2）的摆动和位移，锁定机舱（3）后，由主吊机（14）将兔子头 （1）吊至安装高度后，将机舱（3）安装到上段塔筒（5）顶平面的对接法兰盘上，采用螺栓固定，并用液压扭力扳手按设计的紧固力矩，按对角顺序依次拧紧螺母；

c）、第三片叶片吊装：

使用轮毂（4）自带的变浆装置将轮毂（4）与第三片叶片（2）连接的法兰面调在水平方向，以与第三片叶片（2）水平对接，将第三片叶片（2）与专用吊具固定，在叶片（2）的尾部系上两根150m～200m长的溜绳，以便控制叶片（2）的摆动，用主吊机（14）徐徐吊起第三片叶片（2），将其与轮毂（4）法兰盘对应连接，并按规定力矩用液压扭力扳手紧固。

Images