CN105000462B - 5mw陆上型风力发电机组分体式吊装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，该方法机舱采用分体式吊装，根据机舱各部件重量、外形尺寸及主吊机械起重能力，将机舱分体为机舱主体、发电机、维修吊车和顶部罩壳四部分。机舱分体后利用软件分析，重新计算重心位置，对起吊索具进行设计调整，确保机舱吊装的水平及安全。利用主吊机械依次将机舱主体、发电机安装就位。在利用主吊机械依次将维修吊车和顶部罩壳安装就位。按照一般方案，5MW风机采用整体吊装方案需要1600t履带吊，本发明的实施可以采用1000t履带吊即满足施工要求，有效节约了施工成本。

Description

5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法

技术领域

该发明涉及5MW陆上型风力发电机组安装方法技术领域，具体地说是一种5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法。

背景技术

5MW风力发电机组是一种全新的超大型风电机组，发电额定功率达到了5000KW/h，采用了电动独立变桨、主动式偏航、变速双馈等多种先进技术，可以在低风速状态下启动，比常规机组更能有效利用风能资源，具有非常好的推广前景。但风机整体重量近千吨(机舱重量约300t，叶轮重量约130t，塔筒重量约600t),安装高度超过了150m，吊装施工难度大。

发电机组是风机部件中重量最重、高度最高的部件，是影响整个风机吊装机械选型的关键。发电机组之前均采用整体式吊装的方法，对所需起重机械的规格要求较大，存在着机械资源少、场地要求高、施工成本大以及安全风险不易控制等问题，因此为降低发电机组吊装所需的起重机械规格以解决以上问题，我们对发电机组的传统吊装工艺进行了改进，发明了风力发电机组的分体式吊装技术。

将风力发电机组进行了合理的分体，降低了风机吊装的最大单次起吊重量，从而降低了风机吊装对起重机械的规格要求；另外采取了有效的措施保证了风力发电机组分体后各分体部件的再安装安全及精度。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，通过机舱采用分体式吊装，降低风力发电机组安装的单次起吊重量，降低了对主吊机械起重性能的要求。将原方案整体吊装方案需要1600t履带吊，经过本发明的实施，改为采用1000t履带吊即满足施工要求，有效节约了施工成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于：

步骤一，准备主吊车机械为1000t履带吊、辅吊车机械为150t履带吊；所述塔筒、机舱、轮毂、叶片按规划位置进场卸车摆放，设备摆放原则为：

1)六段塔筒依次放置在主吊车周围并让塔筒的上法兰朝向主吊车或远离基础环方向，且六段塔筒均布置在主吊车吊装安全合理的工作半径以内；

2)机舱摆放在紧靠风机基础环位置，并在主吊车回转范围以内；

步骤二，底段塔筒吊装

1吊装准备工作:

1)底段塔筒法兰的安装尺寸应在安装公差范围内，椭圆度≤2mm，使用椭圆度检测仪复测,如不符合要求需要在吊装前校正；

2)检查清理法兰面、螺栓孔、底段塔筒内部；

3)吊装前完成底段塔筒电缆铺设和塔筒电气安装；

4)检查基础垫板法兰面水平误差：测量对称的8个点的水平标高，标高偏差≤3mm为合格；并在底段塔筒安装前在垫板法兰螺栓内外侧各涂抹一圈密封胶；

2起吊竖立

1)吊耳安装和索具拴挂

底段塔筒吊装选用500T汽车吊与150t履带吊双机抬吊，在吊点位置安装塔筒专用吊耳并拴挂吊装专用吊具，其中，上法兰面按照1点半、4点半、7点半、10点半四个位置安装四个吊耳，使用500t汽车吊起吊，下法兰按1点半、10点半位置安装两个吊耳，使用150t履带吊起吊；

2)双机抬吊并完成塔筒竖立

3)底段塔筒就位安装

150t履带吊转杆至基础环正上方，落钩至塔筒下法兰面与基础环法兰面接触，安装所有紧固螺栓联接辅后，慢慢放落塔筒，主吊车保持30％载荷，预紧螺栓，紧固完毕后，主吊车机械落钩至索具不受力，拆除塔筒上部吊耳；

4)底段塔筒螺栓拉伸

底段塔筒吊装完成后风机基础采用高强度无收缩灌浆料对垫板法兰进行二次灌浆，并按规定养护到合格强度，最后对螺栓进行拉伸；

5)底段塔筒内部控制柜安装；

步骤三、中、上部塔筒吊装

1吊装准备工作同底段塔筒吊装，且还包括对已安装塔筒的上法兰螺栓孔内外侧各涂抹一圈密封胶并将所有待安装的螺母垫片准备齐全；

2选用1000t履带吊与150t履带吊双机抬吊，吊耳安装、索具拴挂和双机抬吊工艺要求同底段塔筒；

1)塔筒就位安装

由1000t履带吊吊起塔筒至下一节塔筒的上表面法兰上方，在两个法兰面接触前，穿上定位销定好位，在每个定位销两侧从下往上穿装螺栓，穿装总数的1/3后，再次放低吊钩至两个法兰面完全接触，拆除定位销，穿装完剩余所有螺栓，然后吊车载荷降至30％，按十字对角法完成塔筒联接螺栓的初紧，预紧力矩1000N·m，再使用液压力矩扳手按规定力矩分三次完成塔筒联接螺栓的终紧，三次紧固力矩值分别为螺栓终紧力矩的50％、75％、100％；

在塔筒安装时，如出现塔筒法兰变形，无法穿入所有螺栓，需使用铳头进行法兰的矫正，矫正方法为：在无法穿入螺栓的螺栓孔处***铳头，并用铁锤砸入，使得变形的法兰进行适应性变形。

3顶段塔筒吊装

吊装前将机舱至塔筒之间的部分抗扭电缆提前固定在顶段塔筒顶部平台上，塔筒联接螺栓与塔筒临时固定牢固，随塔筒同步起吊，吊耳安装、索具拴挂和双机抬吊工艺要求同底段塔筒；

步骤四、确定机舱分体方案

将机舱分体为机舱主体、发电机、维修吊车及顶部罩壳四个部分；

步骤五、重心计算及吊具选择

软件分析计算，确定剩余机舱主体的重心位置；

机舱整体吊装选用平衡梁吊具，所述平衡梁吊具通过四个吊点起吊机舱，保证机舱吊装过程中的平衡；

步骤六、机舱分体

在发电机的周向安装定位装置，并对拆卸全过程做好记录，将发电机及发电机支架从机舱中拆下并装箱，机舱中拆下来的联轴器罩和联轴器置于并固定在机舱后部平台上；

步骤七、机舱主体吊装

1机舱吊装

1)起吊机舱：栓好两根稳定机舱用的缆风绳，安装好定位销，挂好机舱平衡梁吊具，主吊车慢慢起吊机舱至离开地面，拆除机舱运输支架，检查偏航轴承螺纹孔，确保螺纹能顺利拧入螺栓，主吊车继续起钩，起吊中通过拉缆风绳控制机舱方向，从上风向缓慢提升机舱，控制机舱口朝向起重臂；

2)机舱就位：机舱起吊到安装高度后，主吊车回转使机舱处于顶段塔筒法兰上方，将机舱联接螺栓孔与塔筒上部螺栓孔对齐后慢慢放下机舱，离顶段塔筒法兰约50㎜时停止，首先用机舱上安装的定位销定好位，然后4个角各安装5只定位螺栓，拧紧后缓慢将机舱落钩直到两个法兰完全接触，调节机舱，拆下定位销，用电动扳手按十字对角法预紧完螺栓后逐渐降低吊车负荷，最后用液压力矩扳手分两次按十字对角法紧固顶段塔筒与机舱联接螺栓，主吊车落钩，拆除机舱吊具索具；

步骤八、分体部件的吊装与组装

依次吊起发电机、维修吊车、前部顶罩和中部顶罩至机舱并进行组装；

步骤九、叶轮组合

主吊车和辅吊车配合将叶片抬起缓慢对向轮毂，对组对完的叶片在该叶片35.5m位置用辅吊车兜吊，并在轮毂上安装专用叶片锁紧装置将叶片锁紧；

步骤十、叶轮吊装

主、辅吊车车就位，主吊车的吊具为2根扁平吊带组成，吊带距离叶片挡雨板1m；辅吊车吊具为一根吊带，叶片后缘加设V型护板，护板内铺设毛毡，辅助吊带根部栓上缆风绳以便于叶轮直立后拆除辅助吊带，主、辅吊车同时起吊，起吊叶轮直到轮毂离开地面1.5m，清理对接螺栓孔、法兰面，安装轮毂与机舱主轴联接螺栓，然后在轮毂法兰面安装三根导正棒，位置是2点钟、6点钟、10点钟，保持叶尖始终高于地面0.5m，使叶轮从起吊状态逐步变为竖立状态，当辅助吊车不承载时拆除辅吊车吊具，然后调整叶轮垂直位置使轮毂法兰面与水平面成85°，拉紧缆风绳保持叶轮中心与主轴平行后缓慢对接叶轮和机舱，在叶轮竖直后，三个叶片应处于“Y”字形；

当轮毂法兰接近机舱法兰时主吊车动作缓慢，松开机舱锁定销，通过机舱主轴盘车调整以便于对正螺栓孔，叶轮与机舱联接螺栓全部穿入后首先使用电动扳手按十字对角法预紧，然后使用液压扳手分三次按十字对角法紧固到规定力矩值；

叶轮安装完毕后，拆除叶轮吊具、叶尖护套和缆风绳，将叶轮缓慢旋转，使其中一只叶片叶尖方向竖直向下，使用螺栓拉伸器拉伸该叶片螺栓；三只叶片均变桨至顺桨位置，拆除叶片锁紧装置，完成吊装。

进一步地，所述底段塔筒螺栓拉伸必须在二次灌浆达到合格强度后进行，底段塔筒下法兰内外圈螺栓各为96个，适用于6个拉伸器内外均按间隔120°对称布置同时拉伸，预紧力730kN，螺栓分三次拉伸，每次间隔时间不少于30分钟,三次拉伸力分别为螺栓终紧力的50％、75％、100％。

进一步地，在机舱起吊前还包括一个安装偏航雷电保护爪和定位销的子步骤，安装位置是：2点钟、6点钟、10点钟。

进一步地，所述吊装专用吊具由吊耳卸扣、钢丝绳、滑车和吊带组成。

进一步地，所述平衡梁吊具由梯形吊梁、卸扣和吊装带组成，所述机舱吊装专用吊梁下面通过四根竖向设置的吊装带与机舱吊点连接，上面通过四根吊装带栓挂于主吊车机械吊钩上。

进一步地，发电机吊至机舱内后首先使用同轴度检测仪找正同轴度，找正完毕按规定力矩紧固联轴器联接螺栓。

进一步地，在步骤九中具体过程为：

1)1000t履带吊吊带从叶片L＝1.5m处穿过，150t履带吊吊带从L＝35.5m处穿过，在后部吊车吊带穿过的位置，垫上前后缘的保护板以支撑叶片；

2)保持叶片水平，两台吊车抬吊将叶片抬起到合适的高度，拆除叶根支架与叶尖支架，

3)将叶片抬起缓慢对向轮毂，先用电动扳手预紧轮毂与叶片连接处的螺栓，组对完的叶片在该叶片35.5m位置，用辅助吊车兜吊，避免叶片安装后重心偏离造成轮毂侧翻和叶片尾部着地，按上述步骤组装第二片、第三片叶片。

进一步地，在步骤八中，发电机的具体过程为：

1)在发电机吊耳上安装好吊具后，启动主吊车车，从上风向缓慢提升吊钩，检查吊具是否合适：起吊后发电机支架侧面安装平面应竖直，否则应放下发电机并重新调整吊绳长度，使发电机支架侧面在吊起后安装平面竖直；

2)继续吊起发电机至超过机舱顶部时，调整好发电机位置以便于顺利放入机舱内，并利用发电机拆卸之前安装好的定位装置进行发电机粗对中安装；

3)清理发电机支架侧面安装平面，使发电机支架侧面与主支架后侧面贴合，用液压支撑板手依次拧紧螺母；

4)发电机支架安装完成后，将放置在顶部塔筒平台的发电机电缆按照发电机接线图连接到发电机的定子端、转子端和接地端上。

进一步地，在步骤八中，联轴器的具体过程为：

1)联轴器齿轮箱侧带膜片组的制动盘在齿轮箱上事先安装，发电机安装粗对中之后开始安装联轴器发电机侧膜片组，清洁胀紧装置内孔表面和发电机轴头，将带膜片组的法兰和胀紧装置推入发电机轴头，调整安装尺寸保证制动盘表面和胀紧装置法兰表面距离满足要求均匀拧紧胀紧装置上螺栓，按要求打紧力矩；

2)清洁中间体和膜片组的安装面，去油污，转动齿轮箱侧组件和发电机侧组件，使两边膜片组上安装螺栓对准在同一条线上，装入连接螺栓，装入中间体，手工拧紧安装螺栓和螺母，让力矩限制装置在发电机一侧。将锁紧螺母上所有胀紧螺栓松开，保证螺栓头不露出胀紧螺母，手拧紧锁紧螺母直到膜片之间没有间隙，将锁紧螺母拧松1/4圈，手工交叉拧紧十字形分布的四个胀紧螺栓，交叉拧紧这四个胀紧螺栓后，再分两次均匀拧紧所有胀紧螺栓。最后再用力矩扳手反复拧所有胀紧螺栓两遍。

本发明的有益效果是：

机舱采用分体式吊装，降低了风力发电机组安装的单次起吊重量，降低了对主吊机械起重性能的要求。按照一般方案，5MW风机采用整体吊装方案需要1600t履带吊，经过优化施工方案，实际采用1000t履带吊即满足施工要求，有效节约了施工成本。

本方法中对吊装索具进行精确设计调整，确保了机舱主体吊装的水平性,便于机舱主体的就位安装，保证了吊装工作的安全。

叶片与轮毂组装时使用专用锁紧装置锁紧叶片，避免组装和起吊过程中叶片转动，提高了吊装设备的稳固性和抗风险能力。

本方法在常规风机塔筒安装工艺基础上，增加了塔筒吊装前法兰盘椭圆度复测工艺，保证了塔筒对接和机舱安装的精确度，避免了高空校正法兰，保证了连续施工。

附图说明

图1为吊装流程示意图。

图2为吊装区域设备卸车布局图。

图3为塔筒下法兰吊装立体示意图。

图4为塔筒下法兰吊装示意图。

图5为塔筒上法兰吊装示意图。

图6为图3的吊装状态。

图7为机舱的吊装主视图。

图8为机舱的吊装俯视图。

图9为图7中C处节点示意图。

图10为图7中B处节点示意图。

图11为图7中A处节点示意图。

图12为平衡梁吊具的立体图。

图13为轮毂中导正棒的安装位置示意图。

图14为导正棒的立体图。

图15为叶轮锁紧座的立体图。

图16为叶片的放置示意图。

图17为叶片的吊装示意图。

图18为叶轮锁紧座锁紧叶片的示意图。

图中：1塔筒，11吊耳，2机舱，21吊装带，21’吊装带，22平衡梁吊具，3叶轮锁紧座，4轮毂，41导正棒，5锁紧叶片。

具体实施方式

如图1至图18所示，针对现有工程问题，本专利的保护主体如下：

开发的是5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其基本的原理是，机舱采用分体式吊装，根据机舱各部件重量、外形尺寸及主吊机械起重能力，将机舱分体为机舱主体、发电机、维修吊车和顶部罩壳四部分。机舱分体前，安装好发电机三个方向的定位装置，做好拆卸全过程记录，以便再次安装。发电机从机舱中拆下并装箱，做好防潮防尘措施。机舱中拆下来的联轴器罩和联轴器置于机舱后部平台上，固定牢固。

机舱分体后利用软件分析，重新计算重心位置，对起吊索具进行设计调整，确保机舱吊装的水平及安全。

利用主吊机械依次将机舱主体、发电机安装就位。发电机利用定位装置找正后安装联轴器及联轴器罩壳。联轴器安装时将带膜片组的法兰和胀紧装置推入发电机轴头，控制好制动盘表面和胀紧装置法兰表面的距离，按要求紧固螺栓；分别转动齿轮箱和发电机侧组件，使两边膜片组上安装螺栓对准在同一条线上，装入连接螺栓和中间体，按要求紧固所有螺栓。

利用主吊机械依次将维修吊车和顶部罩壳安装就位。

基于上述的描述，同时发明提供的方法如下：主要过程如图1所示。

步骤一，吊装区域地基准备和风机设备卸车

1结合5MW风机各部件重量、起吊高度和外形尺寸，选定风机吊装时所使用的主吊机械为1000t履带吊、辅吊机械为150t履带吊，并临时配备一台500t汽车吊。吊装机械要求工作地面必须坚实平整，吊装作业区域大小、平整度、地耐力满足机械使用要求。

2风机塔筒、机舱、叶片等设备按规划位置进场卸车摆放，如图2，设备摆放原则为：

1)5MW风机单件设备重量大、外形尺寸大，须合理规划吊装区域的设备布置以避免现场二次倒运。风机塔筒、机舱、叶片等设备按规划位置进场卸车摆放，六段塔筒依次放置在主吊周围并规划好塔筒的上下法兰朝向，其中塔筒的上法兰朝向主吊车或远离基础环方向，以方便吊装，减少转向操作时间。根据主吊的起重性能，六段塔筒均应布置在主吊吊装安全合理的工作半径以内，吊装时主吊无需来回跑车，缩短了吊装时间。同时对辅助吊车跑车路线和抬吊作业区域提前进行平整压实，塔筒吊装时辅助吊车按设计好的路线跑车，依次辅助抬吊六段塔筒。

2)机舱卸车组装时应紧靠风机基础环位置，机舱重心到主吊回转中心控制在24m以内，这样布置的目的是便于机舱吊装，起吊时主吊需将机舱吊至就位高度，小幅度回转即可完成机舱的吊装，避免了主吊带载跑车作业，同时尽可能缩短了机舱高空停留时间，降低了吊装风险。吊装区域吊车和风机设备布置见图2。

步骤二，底段塔筒吊装

底段塔筒吊装完成后需要进行风机基础二次灌浆。利用风机基础二次灌浆养护的时间组织主吊机械进场组装。底段塔筒吊装选用500t汽车吊与150t履带吊双机抬吊。

1吊装准备工作:

1)塔筒法兰的安装尺寸应在安装公差范围内，椭圆度≤2mm，使用专用椭圆度检测仪复测。如不符合要求需要在吊装前校正。

2)检查清理法兰面、螺栓孔，确保法兰面清洁、螺栓孔内无阻塞、无杂物。塔筒内部须清理干净。

3)吊装前完成塔筒电缆铺设和塔筒电气安装。

4)检查基础垫板法兰面水平误差：测量对称的8个点的水平标高，标高偏差≤3mm为合格。

5)底段塔筒安装前在垫板法兰螺栓内外侧各涂抹一圈密封胶，将所有待安装的螺母垫片摆放在螺栓两侧。

6)按要求润滑所有螺栓的螺纹。

2起吊竖立

1)吊耳安装和索具拴挂

在吊点位置安装塔筒1专用吊耳并拴挂吊装专用吊具，上法兰面两侧按照1点半、4点半、7点半、10点半四个位置安装四个吊耳11，如图3、图4和图6，下法兰按1点半、10点半位置安装2个吊耳(见图5)。

其中上述的吊耳(11)采用双螺栓紧固，提高连接强度。

该吊具与常规型风机塔筒吊具不同。针对5MW风机塔筒重量和直径都较大的特点，为了避免吊装过程中塔筒法兰变形导致高强螺栓无法顺利穿装以及确保吊装的安全性，对塔筒吊具进行了重新设计。该吊具由吊耳卸扣、钢丝绳、滑车和吊带组成，利用滑车让钢丝绳串绳进行负荷分配，变滑动摩擦为滚动摩擦。这样有利于塔筒竖立过程中的平稳性，确保了吊装安全。

2)双机抬吊并完成塔筒竖立

两车同时起钩，塔筒离开地面后，主吊继续起钩，辅助吊车配合行走、转向。待塔筒竖直后，辅助吊车落钩、趴杆待起吊绳不受力后，拆除辅助吊车起吊绳及吊耳。

3)塔筒就位安装

主吊转杆至基础环正上方，缓慢落钩至塔筒下法兰面与基础环法兰面接触，此时吊车仍需要保持起重力，安装所有紧固螺栓联接辅后，慢慢放落塔筒，主吊保持30％载荷，用电动扳手按要求快速预紧螺栓。紧固完毕后，主吊机械落钩至索具不受力，拆除塔筒上部专用吊耳。

4)底段塔筒螺栓拉伸

底段塔筒吊装完成后风机基础采用高强度无收缩灌浆料对垫板法兰进行二次灌浆，并按规定养护到合格强度。底段塔筒螺栓拉伸必须在二次灌浆达到合格强度后进行，塔筒下法兰内外圈螺栓各为96个，适用于6个拉伸器内外均按间隔120°对称布置同时拉伸，预紧力730kN。螺栓分三次拉伸，每次间隔时间不少于30分钟,三次拉伸力分别为螺栓终紧力的50％、75％、100％。

6)底段塔筒控制柜安装。

利用手拉葫芦将TBC控制柜、辅助变压器等从塔筒门进入并安装。6kV开关柜、40.5kV开关柜用辅助吊车从底段塔筒上部平台可拆卸口处吊入。

步骤三、中上部塔筒吊装

1吊装准备工作

1)塔筒法兰的安装尺寸应在安装公差范围内，椭圆度≤2mm，使用专用椭圆度检测仪复测。如不符合要求需要在吊装前校正。

2)检查清理法兰面、螺栓孔，确保法兰面清洁、螺栓孔内无阻塞、无杂物。塔筒内部清理干净。

3)吊装前完成塔筒电缆铺设和塔筒电气安装。

4)下段塔筒安装前在已安装塔筒的上法兰螺栓孔内外侧各涂抹一圈密封胶并将所有待安装的螺母垫片准备齐全。

5)按要求润滑所有螺栓的螺纹。

2主吊机械进场

基础二次灌浆养护期间安排主吊机械1000t履带吊进场组装。中上部五节塔筒重量均小于底段塔筒，由1000t履带吊和150t履带吊双机抬吊。

3起吊安装

1)吊耳安装、索具拴挂和双机抬吊工艺要求同底段塔筒。

2)塔筒就位安装

由1000t履带吊吊起塔筒至下一节塔筒的上表面法兰上方，在两个法兰面接触前，穿上定位销定好位，在每个定位销两侧从下往上穿装螺栓，穿装总数的1/3后，再次放低吊钩至两个法兰面完全接触，拆除定位销，穿装完剩余所有螺栓，然后吊车载荷降至30％，按十字对角法完成塔筒联接螺栓的初紧，预紧力矩1000N·m，再使用液压力矩扳手按规定力矩分三次完成塔筒联接螺栓的终紧，三次紧固力矩值分别为螺栓终紧力矩的50％、75％、100％；

在塔筒安装时，如出现塔筒法兰变形，无法穿入所有螺栓，需使用铳头进行法兰的矫正，矫正方法为：在无法穿入螺栓的螺栓孔处***铳头，并用铁锤砸入，使得变形的法兰进行适应性变形。

4顶段塔筒吊装

吊装前将机舱至塔筒之间的部分抗扭电缆提前固定在顶段塔筒顶部平台上，塔筒联接螺栓与塔筒临时固定牢固，随塔筒同步起吊。顶段塔筒吊装与机舱吊装不允许间隔超过12小时，所以顶段塔筒吊装需选择在早上开始，吊装完成后立即开始机舱的吊装。机舱吊具吊带提前安装好，以减少机舱吊装当天的工作量。同时在顶段塔筒吊装前必须充分做好机舱吊装相应的准备工作，所有工器具准备齐全并检查确认，定位销提前准备充足，并事先确定好主吊超起配重的摆放位置，超起配重提前按顺序摆放完毕。

步骤四、确定机舱分体方案

1各部件的再安装精度能得到保证；

2各部件的再安装工作能够保证作业人员的安全；

3现有机械资源能满足分体后各部件的吊装需求。

按照上述技术标准对机舱分体为机舱主体、发电机、维修吊车及顶部罩壳四个部分。

步骤五、重心计算及吊具选择

根据计算机软件分析，若采用整体吊装方式，机舱重心位置为距离塔筒中心1266mm处。

将发电机、维修吊车、顶部罩壳与发电机组主体分体后，经过软件分析计算，剩余机舱主体的重心位置变为距离塔筒中心860mm处。

机舱整体吊装选用平衡梁吊具22，该平衡梁吊具由陆上机舱吊装专用吊梁、卸扣和吊装带组成，如图7至图12。该吊具通过四个吊点起吊机舱，保证机舱吊装过程中的平衡；机舱2吊装专用平衡梁吊具下面通过吊装带21与机舱吊点连接，上面通过吊装带21’栓挂于主吊机械吊钩上。吊装带21在机舱吊装时上下垂直，均与平衡梁吊具22成90°夹角，可以避免吊带与机舱壳体发生挤碰摩擦。

上述平衡梁吊具22由梯形吊梁、卸扣和吊装带组成，如图12。

由于重心位置发生变化，如果机舱分体吊装时继续使用整体吊装吊具，必将导致机舱主体吊装时发生倾斜，机舱与顶段塔筒连接的法兰不能保持水平，最终导致机舱就位困难。

为此通过软件进行模拟分析，将机舱整体吊装吊具中的吊装带进行更换。

步骤六、机舱分体

按照分体方案对机舱分体为：机舱主体、发电机、维修吊车及顶部罩壳。

将发电机及发电机支架从机舱中拆下并装箱，发电机包装箱禁止倒置，并做好防潮防尘的措施。机舱中拆下来的联轴器罩和联轴器置于机舱后部平台上，要求固定牢固，不得有任何松动。

注意：在进行发电机拆除前，一定要安装好发电机三个方向的定位装置，并对拆卸全过程做好记录。

步骤七、剩余塔筒吊装

剩余塔筒使用1000t履带吊和150t履带吊进行抬吊竖立，竖立完成后拆除150t履带吊吊具，1000t履带吊进行起升安装。具体安装工序同底段塔筒安装。

步骤八、机舱吊装前准备

顶段塔筒吊装前将机舱至塔筒之间的部分抗扭电缆提前固定在顶段塔筒顶部平台上，塔筒联接螺栓与塔筒临时固定牢固，随塔筒同步起吊。顶段塔筒吊装与机舱吊装不允许间隔超过12小时，底段塔筒吊装完成后立即开始机舱的吊装。机舱主体和平衡梁吊具22提前安装好。在顶段塔筒吊装前必须充分做好机舱吊装相应的准备工作，所有工器具准备齐全并检查确认，定位销提前准备充足，并事先确定好主吊机械超起配重的摆放位置，超起配重提前按顺序摆放完毕。

步骤九、机舱主体吊装

2机舱吊装

1)起吊机舱：栓好2根稳定机舱用的缆风绳，每根缆风绳用4-5人(视风速增减)拉住。挂好机舱平衡梁吊具22主吊慢慢起吊机舱至离开地面，拆除机舱运输支架，检查偏航轴承螺纹孔，确保螺纹能顺利拧入螺栓。安装偏航雷电保护爪和定位销，位置是：2点钟、6点钟、10点钟。主吊继续起钩，起吊中通过拉缆风绳控制机舱方向，从上风向缓慢提升机舱。起吊时注意调整机舱平衡，控制机舱口朝向起重臂，保证后续叶轮吊装时能够正对机舱吊装。

2)机舱就位：机舱起吊到安装高度后，吊车回转使机舱处于顶段塔筒法兰上方，使两法兰面大致对正后缓慢落钩，将机舱联接螺栓孔与塔筒上部螺栓孔对齐后慢慢放下机舱，离顶段塔筒法兰约50㎜时停止，***塔筒与机舱联接螺栓，指挥主吊继续放下机舱，首先用机舱上安装的定位销定好位，然后4个角各安装5只定位螺栓，拧紧后缓慢将机舱落钩直到两个法兰完全接触，此时吊车保持30％的载荷，根据现场情况调节机舱，拆下定位销。用电动扳手按十字对角法预紧完螺栓后可逐渐降低吊车负荷，预紧力矩1000N·m。机舱与顶段塔筒对接时机舱尾部先落在塔筒上，穿装部分螺栓后再降低吊钩，机舱前部才落在塔筒上，务必在机舱吊装前安装好定位销，并准备好管钳拆卸定位销。

机舱与顶段塔筒联接螺栓的紧固：用电动扳手紧完所有螺栓后，必须严格按照螺栓紧固力矩要求，用液压力矩扳手分两次按十字对角法紧固顶段塔筒与机舱联接螺栓，第一次1900N·m，第二次3800N·m。紧固完成后指挥主吊落钩，拆除机舱吊具索具将吊具索具落到地面。

步骤十、分体部件的吊装与组装

1发电机吊装

发电机和发电机支架在机舱主体吊装之前已拆下并放置在包装箱中。机舱主体吊装完成后，应立即将发电机和发电机支架吊装至机舱中进行安装。

1)在发电机吊耳上安装好吊具后，启动主吊车，从上风向缓慢提升吊钩，检查吊具是否合适：起吊后发电机支架侧面安装平面应竖直，否则应放下发电机并重新调整吊绳长度，使发电机支架侧面在吊起后安装平面竖直，以便与主机架安装。

2)继续吊起发电机至超过机舱顶部时，调整好发电机位置以便于顺利放入机舱内，并利用发电机拆卸之前安装好的定位装置进行发电机粗对中安装。

3)清理发电机支架侧面安装平面，使发电机支架侧面与主支架后侧面贴合。按照螺栓连接要求安装好连接螺栓、螺母和加长套，用液压支撑板手依次拧紧螺母。

4)发电机支架安装完成后，将放置在顶部塔筒平台的发电机电缆按照发电机接线图连接到发电机的定子端、转子端和接地端上。

2联轴器和联轴器罩的安装

联轴器主要分为4部分，齿轮箱侧带膜片组的制动盘、中间体、发电机侧带膜片组法兰和胀紧装置。

1)联轴器齿轮箱侧带膜片组的制动盘在齿轮箱上事先安装，发电机安装粗对中之后开始安装联轴器发电机侧膜片组，清洁胀紧装置内孔表面和发电机轴头，将带膜片组的法兰和胀紧装置推入发电机轴头，调整安装尺寸保证制动盘表面和胀紧装置法兰表面距离满足要求。均匀拧紧胀紧装置上螺栓，按要求打紧力矩。

2)清洁中间体和膜片组的安装面，去油污，转动齿轮箱侧组件和发电机侧组件，使两边膜片组上安装螺栓对准在同一条线上，装入连接螺栓，装入中间体，手工拧紧安装螺栓和螺母，让力矩限制装置在发电机一侧。将锁紧螺母上所有胀紧螺栓松开，保证螺栓头不露出胀紧螺母，手拧紧锁紧螺母直到膜片之间没有间隙，将锁紧螺母拧松1/4圈。手工交叉拧紧十字形分布的4个胀紧螺栓，交叉拧紧这4个胀紧螺栓后，再分两次均匀拧紧所有胀紧螺栓。最后再用力矩扳手反复拧所有胀紧螺栓2遍。

安装过程中利用同轴度检测仪进行检测，确保联轴器安装精度符合技术标准。

3)联轴器罩分底座、支座和圆形座。底座通过螺栓固定在发电机支架上，再将支座用螺栓固定在底座上，最后将罩体依次组装到支座上，利用螺栓进行紧固。注意前罩与制动盘的前后间隙要均匀。

3维修吊车吊装

使用主吊机械将维修吊车吊起至机舱上方，调整位置后将其放置到车轨上。

注意：行车一侧的拖链朝向机舱尾部；两侧驱动齿轮与轨道齿对正，提前准备电源线(带五孔工业插座)，在吊装顶部罩壳前通电试验。

4顶部罩壳安装

在顶部罩壳上连接吊具，启动吊车后注意调整底面水平，以便与机舱罩壳连接。继续吊起顶部罩壳至超出机舱顶部时，调整吊钩位置使顶部罩壳与机舱罩对准，缓慢落下吊钩，使顶部罩壳与和机舱罩贴合，用扳手拧紧连接螺栓即可。吊装就位螺栓拧紧后，在机舱内部沿罩壳对接处填充密封胶。

步骤十一、叶轮组合

1机械配置

叶轮组合时使用1000t履带吊和150t履带吊双击抬吊叶片。

2叶轮组合

1)前部吊车吊带从叶片L＝1.5m处穿过，后部吊车吊带从L＝35.5m处穿过，在后部吊车吊带穿过的位置，垫上前后缘的保护板以支撑叶片。

2)保持叶片水平，两台吊车抬吊将叶片抬起到合适的高度，拆除叶根支架与叶尖支架。

3)将叶片抬起缓慢对向轮毂，先用电动扳手预紧螺栓。组对完的叶片在该叶片35.5m位置，用辅助吊车兜吊，避免叶片安装后重心偏离造成轮毂侧翻和叶片尾部着地。按上述步骤组装第二片、第三片叶片。

4)叶片组合完后为防止叶片转动必须使用专用叶片锁紧装置将叶片锁紧。

步骤十二、叶轮吊装

用叶轮锁紧座3锁紧叶片5后吊装叶轮，避免叶轮吊起时叶片转动。主、辅吊车就位，主吊车的吊具为2根扁平吊带组成，吊带距离叶片挡雨板约1m。辅吊车吊具只采用一根吊带，可用叶片圆形吊装带。叶片后缘必须加设V型护板，护板内铺设毛毡，防止给叶片后缘造成挤压损坏。辅助吊带根部栓上缆风绳以便于叶轮直立后拆除辅助吊带。首先拆除轮毂支架联接螺栓，然后主辅吊车同时起吊，起吊叶轮直到轮毂离开地面1.5m，清理对接螺栓孔、法兰面，安装轮毂与机舱主轴联接螺栓。

随后轮毂4法兰面安装三根导正棒41，如图13和图14，位置是2点钟、6点钟、10点钟。主吊缓慢起钩，辅助机械缓慢落钩保持叶尖始终高于地面0.5m，使叶轮从起吊状态逐步变为竖立状态，当辅助吊车不承载时拆除辅吊吊具，调整叶轮垂直位置使轮毂4法兰面与水平面成85°，拉紧缆风绳保持叶轮中心与主轴平行后缓慢对接叶轮和机舱。在叶轮竖直后，三个叶片应处于“Y”字形，叶片控制护套前端距叶片根部距离38m，缆风绳直径30mm，最低断裂拉力≥30kN，长度300m。5MW风机叶片长度62m，叶轮直径128m，为了叶轮的导向，防止叶轮与塔筒发生碰撞及损伤，需安排足够施工人员配合每根缆风绳的溜放。

当轮毂法兰接近机舱法兰时主吊必须动作缓慢，可松开机舱锁定销，通过机舱主轴盘车调整以便于对正螺栓孔。叶轮与机舱联接螺栓全部穿入后首先使用电动扳手按十字对角法预紧，预紧力矩1000N·m。然后使用液压扳手分三次按十字对角法紧固到规定力矩值，第一次2400N·m，第二次3300N·m，第三次4700N·m。

叶轮安装完毕后，拆除叶轮吊具、叶尖护套和缆风绳，将叶轮缓慢旋转，使其中一只叶片叶尖方向竖直向下，使用螺栓拉伸器拉伸该叶片螺栓至紧固力310kN。同样方法，终紧其余两只叶片螺栓至紧固力310kN。叶轮吊装完成后，三只叶片均变桨至顺桨位置，拆除叶片锁紧装置。

若采用传统的整体吊装技术，则5MW风力发电机组吊装所需用的起重机械规格为1600t级，而采用分体式吊装技术后，将所需的起重机械规格降低至1000t级。

通过合理的分体，将1000t级起重机械在5MW风力发电机组分体吊装时的负荷率由97％降低至87.6％，保证了该级别风力发电机组的吊装安全。

下表是5MW风力发电机组两种吊装技术所产生的机械使用成本比较(单位：万元)

分析上表可以看出，采用分体式吊装技术可将单台5MW风力发电机组吊装工程的机械使用成本降低62万元，其经济效益明显，市场竞争力大。

风力发电机组分体后选用低规格的起重机械，降低了起重机械对作业区域地基强度、场地尺寸等方面的要求，确保了吊装的安全，同时对植被保护、环保节能具有一定的积极作用。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于：

步骤一，准备主吊车机械为1000t履带吊，辅吊车机械为150t履带吊；塔筒、机舱、轮毂、叶片按规划位置进场卸车摆放，设备摆放原则为：

1)六段塔筒依次放置在主吊车周围并让塔筒的上法兰朝向主吊车或远离基础环方向，且六段塔筒均布置在主吊车吊装工作半径以内；

2)机舱摆放在紧靠风机基础环位置，并在主吊车回转范围以内；

步骤二，底段塔筒吊装

1吊装准备工作:

1)底段塔筒法兰的安装尺寸应在安装公差范围内，椭圆度≤2mm，使用椭圆度检测仪复测,如不符合要求需要在吊装前校正；

2)检查、清理法兰面、螺栓孔、底段塔筒内部；

3)吊装前完成底段塔筒电缆铺设和塔筒电气安装；

4)检查基础垫板法兰面水平误差：测量对称的八个点的水平标高，标高偏差≤3mm为合格；并在底段塔筒安装前在垫板法兰螺栓内外侧各涂抹一圈密封胶；

2起吊竖立

1)吊耳安装和索具拴挂

底段塔筒吊装选用500t汽车吊与150t履带吊双机抬吊，在吊点位置安装塔筒专用吊耳并拴挂吊装吊具，其中，上法兰面按照1点半、4点半、7点半、10点半四个位置安装四个吊耳(11)，使用500t汽车吊起吊，下法兰按1点半、10点半位置安装两个吊耳，使用150t履带吊起吊；

2)双机抬吊并完成底段塔筒竖立

3)底段塔筒就位安装

150t履带吊转杆至基础环正上方，落钩至底段塔筒下法兰面与基础环法兰面接触，安装所有紧固螺栓联接副后，慢慢放落塔筒，500t汽车吊保持30％载荷，预紧螺栓，紧固完毕后，150t履带吊机械落钩至索具不受力，拆除底段塔筒上部吊耳；

4)底段塔筒螺栓拉伸

底段塔筒吊装完成后风机基础采用高强度无收缩灌浆料对垫板法兰进行二次灌浆，并按规定养护到合格强度，最后对螺栓进行拉伸；

5)底段塔筒内部控制柜的安装；

步骤三、中、上部塔筒吊装

1吊装准备工作同底段塔筒吊装，且还包括对已安装塔筒的上法兰螺栓孔内外侧各涂抹一圈密封胶并将所有待安装的螺母垫片准备齐全；

2选用150t履带吊与1000t履带吊双机抬吊，吊耳安装、索具拴挂和双机抬吊工艺要求同底段塔筒；

由1000t履带吊吊起塔筒至下一节塔筒的上表面法兰上方，在两个法兰面接触前，穿上定位销定好位，在每个定位销两侧从下往上穿装螺栓，穿装总数的1/3后，再次放低吊钩至两个法兰面完全接触，拆除定位销，穿装完剩余所有螺栓，然后吊车载荷降至30％，按十字对角法完成塔筒联接螺栓的初紧，预紧力矩1000N·m，再使用液压力矩扳手按规定力矩分三次完成塔筒联接螺栓的终紧，三次紧固力矩值分别为螺栓终紧力矩的50％、75％、100％；

在塔筒安装时，如出现塔筒法兰变形，无法穿入所有螺栓，需使用铳头进行法兰的矫正，矫正方法为：在无法穿入螺栓的螺栓孔处***铳头，并用铁锤砸入，使得变形的法兰进行适应性变形；

3顶段塔筒吊装

所述顶段塔筒为上部塔筒的顶端部分，吊装前将机舱至顶段塔筒之间的部分抗扭电缆提前固定在顶段塔筒顶部平台上，顶段塔筒联接螺栓与顶段塔筒临时固定牢固，随顶段塔筒同步起吊，吊耳安装、索具拴挂和双机抬吊工艺要求同底段塔筒；

步骤四、确定机舱分体方案

将机舱分体为机舱主体、发电机、维修吊车及顶部罩壳四个部分；

步骤五、重心计算及吊具选择

软件分析计算，确定剩余机舱主体的重心位置；

机舱主体吊装选用平衡梁吊具，所述平衡梁吊具通过四个吊点起吊机舱主体，保证机舱主体吊装过程中的平衡；

步骤六、机舱分体

在发电机的周向安装定位装置，并对拆卸全过程做好记录，将发电机及发电机支架从机舱中拆下并装箱，机舱中拆下来的联轴器罩和联轴器置于并固定在机舱后部平台上；

步骤七、机舱主体吊装

1机舱主体吊装

1)起吊机舱主体：栓好两根稳定机舱主体用的缆风绳，安装好定位销，挂好机舱主体平衡梁吊具，主吊车慢慢起吊机舱主体至离开地面，拆除机舱主体运输支架，检查偏航轴承螺纹孔，主吊车继续起钩，起吊中通过拉缆风绳控制机舱主体方向，从上风向缓慢提升机舱主体，控制机舱主体口朝向起重臂；

2)机舱主体就位：机舱主体起吊到安装高度后，主吊车回转使机舱主体处于顶段塔筒法兰上方，将机舱主体联接螺栓孔与塔筒上部螺栓孔对齐后慢慢放下机舱主体，离顶段塔筒法兰50㎜时停止，首先用机舱主体上安装的定位销定好位，然后四个角各安装五只定位螺栓，拧紧后缓慢将机舱主体落钩直到两个法兰完全接触，调节机舱主体，拆下定位销，用电动扳手按十字对角法预紧完螺栓后逐渐降低吊车负荷，最后用液压力矩扳手分两次按十字对角法紧固顶段塔筒与机舱主体联接螺栓，主吊车落钩，拆除机舱主体吊具索具；

步骤八、分体部件的吊装与组装

依次吊起发电机、维修吊车、前部顶罩和中部顶罩至机舱主体并进行组装；

步骤九、叶轮组合

主吊车和辅吊车配合将叶片抬起缓慢对向轮毂，对组对完的叶片在该叶片35.5m位置用辅吊车兜吊，并在轮毂上安装专用叶片锁紧装置将叶片锁紧；

步骤十、叶轮吊装

主、辅吊车就位，主吊车的吊具为2根扁平吊带组成，吊带距离叶片挡雨板1m；辅吊车吊具为一根吊带，叶片后缘加设V型护板，护板内铺设毛毡，辅吊车吊具的吊带根部栓上缆风绳以便于叶轮直立后拆除辅吊车吊具的吊带，主、辅吊车同时起吊，起吊叶轮直到轮毂离开地面1.5m，清理对接螺栓孔、法兰面，安装轮毂与机舱主轴联接螺栓，然后在轮毂法兰面安装三根导正棒，位置是2点钟、6点钟、10点钟，保持叶尖始终高于地面0.5m，使叶轮从起吊状态逐步变为竖立状态，当辅吊车不承载时拆除辅吊车吊具，然后调整叶轮垂直位置使轮毂法兰面与水平面成85°，拉紧缆风绳保持叶轮中心与主轴平行后缓慢对接叶轮和机舱，在叶轮竖直后，三个叶片应处于“Y”字形；

当轮毂法兰接近机舱法兰时主吊车动作缓慢，松开机舱锁定销，通过机舱主轴盘车调整以便于对正螺栓孔，叶轮与机舱联接螺栓全部穿入后首先使用电动扳手按十字对角法预紧，然后使用液压扳手分三次按十字对角法紧固到规定力矩值；

叶轮安装完毕后，拆除叶轮吊具、叶尖护套和缆风绳，将叶轮缓慢旋转，使其中一只叶片叶尖方向竖直向下，使用螺栓拉伸器拉伸该叶片螺栓；三只叶片均变桨至顺桨位置，拆除叶片锁紧装置，完成吊装。

2.根据权利要求1所述的5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于，所述底段塔筒螺栓拉伸必须在二次灌浆达到合格强度后进行，底段塔筒下法兰内外圈螺栓各为96个，适用于6个拉伸器内外均按间隔120°对称布置同时拉伸，预紧力730kN，螺栓分三次拉伸，每次间隔时间不少于30分钟,三次拉伸力分别为螺栓终紧力的50％、75％、100％。

3.根据权利要求1所述的5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于，在机舱主体起吊前还包括一个安装偏航雷电保护爪和定位销的子步骤，安装位置是：2点钟、6点钟、10点钟。

4.根据权利要求1所述的5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于，所述吊装吊具由吊耳卸扣、钢丝绳、滑车和吊带组成。

5.根据权利要求1所述的5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于，所述平衡梁吊具由梯形吊梁、卸扣和吊装带组成，所述梯形吊梁下面通过四根竖向设置的吊装带(21)与机舱主体吊点连接，上面通过四根吊装带(21’)栓挂于主吊车机械吊钩上。

6.根据权利要求1所述的5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于，发电机吊至机舱主体内后首先使用同轴度检测仪找正同轴度，找正完毕按规定力矩紧固联轴器联接螺栓。

7.根据权利要求1所述的5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于，在步骤九中具体过程为：

1)1000t履带吊吊带从叶片L＝1.5m处穿过，150t履带吊吊带从L＝35.5m处穿过，在150t履带吊吊带穿过的位置，垫上前后缘的保护板以支撑叶片；

2)保持叶片水平，两台吊车抬吊将叶片抬起到合适的高度，拆除叶根支架与叶尖支架，

3)将叶片抬起缓慢对向轮毂，先用电动扳手预紧轮毂与叶片连接处的螺栓，组对完的叶片在该叶片35.5m位置，用辅助吊车兜吊，避免叶片安装后重心偏离造成轮毂侧翻和叶片尾部着地，按上述步骤组装第二片、第三片叶片。

8.根据权利要求1所述的5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于，在步骤八中，发电机的具体吊装过程为：

1)在发电机吊耳上安装好吊具后，启动主吊车，从上风向缓慢提升吊钩，检查吊具是否合适：起吊后发电机支架侧面安装平面应竖直，否则应放下发电机并重新调整吊绳长度，使发电机支架侧面在吊起后安装平面竖直；

2)继续吊起发电机至超过机舱主体顶部时，调整好发电机位置以便于顺利放入机舱主体内，并利用发电机拆卸之前安装好的定位装置进行发电机粗对中安装；

3)清理发电机支架侧面安装平面，使发电机支架侧面与主支架后侧面贴合，用液压支撑板手依次拧紧螺母；

4)发电机支架安装完成后，将放置在顶段塔筒平台的发电机电缆按照发电机接线图连接到发电机的定子端、转子端和接地端上。

9.根据权利要求1所述的5MW陆上型风力发电机组分体式吊装方法，其特征在于，在步骤八中，联轴器的具体过程为：

1)联轴器齿轮箱侧带膜片组的制动盘在齿轮箱上事先安装，发电机安装粗对中之后开始安装联轴器，以及发电机的带膜片组的法兰，清洁胀紧装置内孔表面和发电机轴头，将带膜片组的法兰和胀紧装置推入发电机轴头，调整安装尺寸保证制动盘表面和胀紧装置分别与法兰表面距离满足要求，并均匀拧紧胀紧装置上螺栓，按要求打紧力矩；

2)清洁中间体和膜片组的安装面，去油污，转动齿轮箱侧组件和发电机侧组件，使两边膜片组上螺栓对准在同一条线上，装入螺栓，装入中间体，手工拧紧螺栓和锁紧螺母，让力矩限制装置在发电机一侧，将锁紧螺母上所有螺栓松开，保证螺栓头不露出锁紧螺母，手拧紧锁紧螺母直到膜片之间没有间隙，将锁紧螺母拧松1/4圈，手工交叉拧紧十字形分布的四个螺栓，交叉拧紧这四个螺栓后，再分两次均匀拧紧所有螺栓，最后再用力矩扳手反复拧所有螺栓两遍。