浅析风力发电机机组叶片与风轮安装

浅析风力发电机机组叶片与风轮安装

马海军

中车山东风电有限公司，250000

摘要：对于风电场施工而言，发电机机组叶片与风轮安装会影响施工进度，基于此，本文主要探究风力发电机机组的组成构件，并分析目前风力发电机机组现状及优势，最后结合风力发电机机组的构件特点总结发电机机组的整体安装流程，从而确保风电场有序施工。

关键词：风力发电机机组；叶片与风轮；安装

叶片与风轮安装过程中会需要占据大量土地面积，且需要大型吊装车的辅助，一定程度上会增加安装难度。为此，为有效减少安装过程的制约，在安装风力发电机机组叶片与风轮时需要做好相应的准备工作，确保安装过程有序进行。

1. 风力发电机组机组概述

风力发电电源主要由风力发电机组、支撑发电机组塔架、蓄电池充电控制器、逆变器以蓄电池组等组成[1]，其中风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中则包括叶片、轮毂、加固件等组成；具有叶片受风力旋转发电、发电机机组转动等功能。

2. 风力发电机组发展现状及优势

2.1发展现状

风能是一种清洁的可再生资源，逐渐受到全球各国重视。在我国风能储量较大，且分布较广，在陆地上的风能储量预估在2.53亿千瓦。在近5年来，全球风能市场也以每年40%速度增长。初步预估在未来20-25年内，全球风能市场平均每年递增25%。随着技术逐渐成熟及环保事业发展，风能发电在商业上已经能够与燃煤发电竞争。然而风电产业的发展虽然推动大型风力发电机组技术成熟，但风电机组控制技术被国外垄断，同时由于风力发电电能质量差，风电场并网问题是制约风电发展的主要问题。

2.2优势

风电属于新型能源范畴，无论是从成本还是技术都与传统燃煤、水电具有一定差距，为此风电快速发展离不开国家政策扶持。我国目前仍然处于风电发展阶段，风电设备市场需求量增加，此外，除去风电设备整机需求增加以外，叶片、齿轮箱等风电设备目前无法满足需求，具有一定市场潜力。

3. 风力发电机机组叶片与风轮安装

3.1安装准备工作

风力发电机机组叶片与风轮安装施工前需提前对风机基础进行养护，确保强度符合设计要求，基础四周必须完全回填压实，办理移交验收后安装。安装道路需要平整，风机安装面积必须足够大且平整，大约在40m-60m左右，适合1台助力吊车和1台辅助吊车作业。主力吊车站位需要在风景基础主风方向或反向位置，辅助吊车需要结合作业决定站位。安装所需要吊装机械、吊装工具准备齐全，经过核查后方可在具体安装工程上应用，吊装前需要与气象部门联系，了解近期及安装日期天气情况，合理安排安装时间。此外对于主要设备的存放需要注意，对叶片、风轮运输需要按照金属要求进行油封包装，复合材料不需要包装，但需要适当保护，避免磕碰损伤。叶片可以露天存放，但需要对叶片适当保护，避免叶片表面损坏。在风场存放要确保稳定性并减小风阻，叶片与地面保留一定间隙，距离控制在200-400m内。在叶片和风轮运输时要对叶片薄弱位置垫衬并安装相应的保护罩，避免影响叶片和风轮强度[2]。在和土建工程配合装卸时要对叶片主体予以足够支撑，搬运过程中要保护叶片后缘，避免叶片局部出现弯曲并产生裂纹。存放轮毂时需要确保在通风、防雨雪侵蚀地方，不得长期在太阳下暴晒。轮毂在运输过程中要尽量避免振动、撞击，在导流罩安装防护罩，避免碰伤、雨淋等侵蚀。在和土建配合装卸时需要调整轮毂轴线与水平面垂直，保证叶片螺栓顺利与法兰连接。

3.2安装设备吊装

3.2.1吊装机械选择

需要使用1000t大型汽车作为主吊，并配置100t以上汽车吊为辅助吊车。

3.2.2塔筒安装

利用大型运输车辆将塔筒从制造厂运输至安装现场，将塔筒摆放在吊车旋转起吊半径内。摆放塔筒场地要尽量确保平整无斜坡。塔筒两端通过方木垫起，并将塔筒两侧进行固定，避免塔筒出现滚动。塔筒安装前，需要清理基础环法双法兰的尘土及混凝土浇筑的剩余物，特别是法兰各个部位不得有任务锈蚀存在。塔筒安装前需要对基座进行检查，并通过水准仪对基座水平度进行校正，保证安装过程中不会出现施工安全质量问。进而将电源控制柜固定于基座上。塔筒吊装时需要将架子吊装 在地面与塔筒底法兰处。先用100t吊车吊住塔筒上法兰处，再用1000t吊车吊住塔筒法兰处，当两台吊车同时勾起塔筒离开地面30m后，1000t吊车勾起同时旋转大臂，将塔筒吊至垂直位置后，解除100t吊车吊钩，然后用1000t吊车将塔筒放置基础预埋螺栓上，然后对塔筒调平、测量塔筒垂直度，最后通过力矩扳手将IJCAI螺栓紧固至力矩值，核查检验无误后，解除1000t吊车吊钩。

3.3风力发电机机舱安装

风力发电机机舱在安装时需与厂家技术人员指导下并严格根据设计图纸及安装说明和要求进行安装，在安装时需要确保天气情况良好，若风速超过12m/s时不得安装风力发电机。

在安装过程中需要将1000t吊车和100t吊车同时联合作业，为确保吊车吊臂起吊时候不会与塔筒发生碰撞，需求确保吊车吊装空间充足。吊车支撑部位需要铺垫路基箱，增加接地面积用于分散起重荷载，预防地面下陷。吊装机舱时要将1000t吊车停放在旋转空间允许半径内，将机舱三个吊带你专用工具和吊钩进行固定。并用人拉风绳将机舱两边进行固定，先进行试吊，将机舱吊至离地面20-30cm，确保吊车稳定性、制动器的牢固性。当结束上述工作后确认无误后方可起吊。需要注意的是在提升过程中需要保持机舱平整，若出现倾斜则要将机舱放下，矫正后方可再次起吊。安装机舱时要由2名安装作业人员站在塔筒平台上，吊车吊起机舱后安装作业人员牵引风绳，控制机舱旋转方向，必须禁止机舱和吊车及塔筒出现碰撞。当机舱到塔筒顶部高度时，将机舱和塔筒顶部法兰螺栓孔进行就位，先用螺栓和垫圈对此固定，然后拧上所有罗上年，最后缓慢回落机舱。

3.3叶片与风轮安装

叶片安装主要采取的是地面去和、整体吊装方法开展。该施工安装作业具有减少高空作业、安装成本低、速度快[3]。安装前需要对叶片和轮毂全面严格的检查，确保叶片及轮毂在运输过程中是否存在损坏问题。结合厂家技术要求，对每支叶片中部用可调整支架支撑叶片，然后调整组装。轮毂与叶片需要在地面组装，叶片需要通过支架将叶片支撑起来呈现出水平状态，并通过专用的夹具夹紧轮毂，同时利用绳索将两片叶片系紧，并应用100t吊车通过吊带钩住每片叶片和轮毂时，为避免叶片摆动需要在地面由3-6人通过绳索来控制叶片摆动，直至叶片升至安全高度。向下垂的叶片通过100t吊车离地面，在提升过程中，禁止叶片和吊车、塔筒、机舱发生碰撞，确保绳索不会发生缠绕。提升叶片过程中要结合实际不断调整绳索位置，保证叶片不会出现晃动。当1000t吊车将叶片与轮毂提升至风力发电机舱主轴法兰后，安装作业人员进入机舱内组织，将轮毂与机舱主轴法兰禁紧固对接，将所有螺栓连接紧固到设计力矩。安装结束后需要对塔筒垂直度进行检查，确保无误后，将塔筒与基层连接的地脚螺栓紧固到设计力矩后，对基层与塔筒底法兰的连接部位进行二次混凝土浇筑，并调试安装好的风力发电机组叶片，安装一台调试一台，以此缩短工期。

4. 结束语

风力发电机机组叶片与风轮在安装过程中必须先要将准备工作做到位，在安装塔筒、机舱时需要严格根据制造厂设计图纸进行，当安装准备工作就绪后方可进行叶片与风轮安装，此外需要注意的是安装前一定要确保基础环的稳定性和牢固性，从而保证风力发电机机组的安装质量。

[1]郭鑫,李东升,姜涛.风力机风轮模态局部化的动力学机理与影响因素分析[J].太阳能学报,2022,43(07):264-269.

[2]李东,王艺璇,范海光,梁文瑞,杨朋飞,毛水莲.基于PAM-RTM的风轮叶片真空辅助灌注仿真研究[J].机电工程技术,2022,51(06):155-157+244.

[3]胡晨星,耿开贺,张成,杨策.叶片安装角对离心压气机扩压器气动性能及失速机理影响研究[J].热能动力工程,2021,36(10):77-84.