高寒地區(qū)陸上大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法文本

高寒地區(qū)陸上大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝工法1.前言目前建設(shè)大型風(fēng)力發(fā)電機組已成為一種新能源發(fā)展趨勢，尤其是建設(shè)陸上大型風(fēng)力發(fā)電機組，有利于增加我國可再生資源的比例，優(yōu)化當(dāng)?shù)毓╇娤到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少當(dāng)?shù)毓╇妷毫Φ葍?yōu)點。風(fēng)力發(fā)電機組安裝精度要求高、安全系數(shù)大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是大型風(fēng)力發(fā)電機組相比小型風(fēng)力發(fā)電機組，單臺機組重量大、高度更高，機艙部位和風(fēng)輪采用合體式吊裝工藝，更利于精度的把控。4.5MW風(fēng)力發(fā)電機組是我國目前已投產(chǎn)運行的陸上大型發(fā)電機組，且在天氣寒冷地方大批量使用，若風(fēng)力發(fā)電機組在安裝過程中稍有差別就會造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故，針對上述特點，以三項關(guān)鍵技術(shù)作為指導(dǎo)，形成《高寒地區(qū)陸上大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝的工法》，對施工過程中發(fā)電機組的安裝進(jìn)行指導(dǎo)、規(guī)范，解決發(fā)電機組安裝中出現(xiàn)的問題，并在基于百兆壓縮空氣儲能系統(tǒng)的綜合能源應(yīng)用示范項目300MW風(fēng)電場工程中應(yīng)用成功，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。4.5MW陸上大型風(fēng)力發(fā)電機組合體式吊裝技術(shù)與同類型分體式吊裝精度更高、安全系數(shù)高、效率顯著提高，本工法依托風(fēng)機葉片的起吊方法以及定滑輪組進(jìn)行吊裝，該項技術(shù)獲《風(fēng)機葉片的起吊方法》國家專利授權(quán)及《風(fēng)力發(fā)電機吊裝滑輪組》國家實用專利。2.工法特點2.0.1本工法因工期緊張的原因，在風(fēng)電設(shè)備吊裝過程中，采用合體式吊裝方法，與同類型分體式吊裝方法相比，安裝精度更高，安全系數(shù)更大，工期大大縮短。2.0.2本工法對機艙主體、塔筒和葉片的吊具進(jìn)行了稍加修改，在吊裝過程中使機艙保持水平，保證了機艙主體安裝質(zhì)量和精度。2.0.3本工法塔筒吊裝使用定滑輪原理平均分配索具荷載，解決了細(xì)長類大型設(shè)備豎立難的問題。2.0.4本工法采用專用鎖緊裝置鎖緊葉片，確保葉輪吊裝過程中葉片不會轉(zhuǎn)動，保證了設(shè)備吊裝安全。2.0.5本工法的應(yīng)用，縮短工期，降低施工成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。3.適用范圍本工法適用于陸上所有大型風(fēng)力發(fā)電機組的安裝工程。4.工藝原理本工法在進(jìn)行塔筒吊裝時采用定滑輪原理，定滑輪實質(zhì)是一個等臂杠桿，動力臂F1、阻力臂F2都等于滑輪半徑R，如圖4-1所示。根據(jù)杠桿平衡條件可得出定滑輪可以改變用力方向，但是不省力和不省距離。圖4-1定滑輪如圖4-2所示，利用定滑輪原理設(shè)計塔筒平衡吊裝索具系統(tǒng)，鋼絲穿過滑輪后分別與吊耳相連，兩端拉力相等；隨著塔筒豎立，滑輪兩邊鋼絲繩長度差值逐漸變小，直到塔筒完全豎立，兩邊長度相等。本工法對機艙吊裝采用先組裝再吊裝的合體式原理，并針對機艙吊裝使用專一吊具，使組裝精度提高減少起吊次數(shù)降低高空組裝的次數(shù)。本工法在吊裝風(fēng)輪時，將葉片與輪轂在地面先進(jìn)行組裝，檢查完畢進(jìn)行吊裝。（注：在安裝葉片時應(yīng)安裝葉片鎖緊裝置）。5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程5.1.1工藝流程圖5.2操作要點5.2.1施工前準(zhǔn)備1.作業(yè)準(zhǔn)備由于風(fēng)力發(fā)電機組安裝工程量大，風(fēng)力發(fā)電機組最大安裝高度110m，施工強度高，現(xiàn)場施工受風(fēng)影響大，高空作業(yè)危險因素多，合理的施工組織與安排以及充分的施工前期準(zhǔn)備工作，是確保工程順利實施的關(guān)鍵。因此風(fēng)電機組安裝前，擬進(jìn)行如下各項準(zhǔn)備工作：1）成立由工程技術(shù)人員及工人組成的安裝小組，由一人做總指揮，統(tǒng)一部署并指揮現(xiàn)場的安裝工作；安裝小組成員必須有縣級以上醫(yī)院出具的高空體檢報告及高空作業(yè)證。2）組織技術(shù)人員及安裝施工人員學(xué)習(xí)《風(fēng)電機組安裝使用維護(hù)說明書》和設(shè)計圖紙以及廠家提供的風(fēng)力發(fā)電機組安裝的具體規(guī)定和要求，同時還學(xué)習(xí)風(fēng)電機組安裝相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范及技術(shù)交底，做到參與施工的人員人人心中有數(shù)。3）選擇好合適的起吊設(shè)備，并準(zhǔn)備、檢查好起吊時所使用的工器具。4）每天安排專人對氣象情況進(jìn)行監(jiān)測，并分析第二天的天氣情況，當(dāng)氣溫低于風(fēng)電機安裝要求溫度，風(fēng)力超過5級以上及暴雨、打雷、大霧等惡劣天氣時，一律不得安排安裝作業(yè)，且風(fēng)力大于8m/s時不得組裝葉片及起吊風(fēng)輪。5）工作時必須穿工作服、佩戴手套、安全繩、安全帶、安全帽及防滑鞋，在安裝和維修組件時，嚴(yán)禁佩戴金屬指環(huán)、表環(huán)、耳環(huán)等其它金屬物品。2.作業(yè)條件1）向基礎(chǔ)施工方搜集接地電阻報告、回填壓實度報告、沉降觀測數(shù)據(jù)報告錨板水平度報告、混凝土和二次灌漿養(yǎng)護(hù)及檢測報告并存檔。根據(jù)報告進(jìn)行基礎(chǔ)參數(shù)確認(rèn)。（注：回填土須分層碾壓密實，分層鋪填厚度200mm，回填干密度≥1.8t/m，壓實度≥0.95。風(fēng)力發(fā)電機組機位接地電阻≤4Ω。）2）通過上錨板觀察孔檢查二次灌漿是否充實，外部有裂縫，是否滿足吊裝條件。3）檢查上錨板內(nèi)部、外部及法蘭面，確保沒有油漆破損、生銹、凸點等缺陷，并清理上錨板內(nèi)雜物。4）檢查螺栓、工具及物料等，同時使用短鋸或砂輪機將上錨板內(nèi)PVC管削短并打磨光滑，PVC管高出混凝土面10cm。5）上錨板表面沒有嚴(yán)重的劃痕及混凝土污染物，十等分水平度檢查最大最小的測量值偏差≤1.5mm。6）風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)混凝土強度達(dá)到設(shè)計值；基礎(chǔ)上找到塔筒門的方位標(biāo)記；確認(rèn)排水孔工作正常。7）用卷尺測量錨栓上端露出上錨板的長度，應(yīng)滿足圖紙要求。8）風(fēng)力發(fā)電機組吊裝前已進(jìn)行沉降觀測及基礎(chǔ)試壓，確認(rèn)風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)滿足主吊站位要求。3.作業(yè)要求根據(jù)4.5MW風(fēng)機各部件重量、起吊高度及外形尺寸，采用主吊機械為650t履帶吊、輔吊機械85t履帶吊及80t汽車吊和70t汽車吊。確定吊裝平臺大小和場地耐力要求8t/m2，機械作業(yè)場地平整度<1°。5.2.2現(xiàn)場布置合理布置施工場地，使施工的各個階段都能做到交通便捷、運輸暢通，以便人流、物流能順利到達(dá)目的地，并盡可能減少反向運輸和二次倒運。綜合考慮場機組平面布置、工程量、地質(zhì)條件等因素，施工區(qū)域本著滿足生產(chǎn)需要、方便施工、便于管理的原則進(jìn)行劃分，盡量減少施工干擾，緊湊布置、節(jié)約用地。5.2.3塔基平臺吊裝1.復(fù)測基礎(chǔ)水平度（基礎(chǔ)環(huán)的水平度≤4mm，上錨板的水平度≤2mm）2.塔基平臺吊裝采用定滑輪吊帶。3.調(diào)節(jié)平臺位置（4個等分點與基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)的水平距離相等，誤差≤5mm）如圖5.2.3.3-1。圖5.2.3.3-1水平控制等分觀測點5.2.4交流器吊裝使用2t/5m環(huán)形吊帶和4個2t卸扣，吊起放置安裝槽將柜體與平臺連接禁錮且變流柜門朝向平臺中心。5.2.5塔筒吊裝1.塔筒直立重件提升地面200～300mm，停留3-5min。各專業(yè)操作人員再次對起重機構(gòu)的制動系統(tǒng)、起升鋼絲繩、吊具索具等關(guān)鍵部位進(jìn)行檢查。大件吊裝運行時，各工作機構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)起動，低速勻速運轉(zhuǎn)。如圖5.2.5-1。圖5.2.5-1塔筒直立2.剩余段塔筒安裝提升塔筒后往已安裝的塔筒上法蘭處下落時須特別注意：纜風(fēng)繩操作人員要配合控制塔筒的移動。攬風(fēng)繩應(yīng)從塔筒底端對稱系兩根，每根攬風(fēng)繩應(yīng)設(shè)置五名及以上地面人員拉拽，聽從地面指揮指令進(jìn)行松放及拉拽操作，如遇到風(fēng)速不穩(wěn)定情況，可將攬風(fēng)繩系于固定物體上，使吊裝物靜止，待風(fēng)速穩(wěn)定且滿足吊裝要求再進(jìn)行吊裝作業(yè)。1）準(zhǔn)備連接螺栓。將塔筒連接螺栓螺紋部分、螺母與墊片的接合面涂抹固體潤滑膏、連接螺栓、墊圈、螺母擺放在相應(yīng)安裝孔附近如圖5.2.5-2所示。圖5.2.5-2潤滑膏涂抹示意圖2）清潔法蘭面，在距離法蘭面外邊緣10mm處連續(xù)、均勻涂抹1圈密封膠，寬度5mm-10mm。5.2.6機艙主體吊具1.在機艙前后分別安裝一根φ20×300m的纜風(fēng)繩，前部安裝到機艙口側(cè)，后部通過吊物孔安裝到機艙尾部固定到機艙底座上，在接觸部位墊膠皮防護(hù)，防止磨損纜風(fēng)繩。5.2.7機艙吊裝1.機艙安裝在塔筒安裝到第三節(jié)就可對機艙進(jìn)行組裝將其內(nèi)部發(fā)電機、齒輪箱及機殼等附件進(jìn)行地面組裝如圖5.2.7-1，機艙前后分別安裝一根φ20×300m的纜風(fēng)繩，前部安裝到機艙口側(cè)，后部通過吊物孔安裝到機艙尾部固定到機艙底座上，在接觸部位墊膠皮防護(hù)，防止磨損纜風(fēng)繩。2.機艙內(nèi)物資放置應(yīng)平均，找正機艙中心位置，確保機艙起吊時平衡。3..起吊機艙直至吊具張緊并完全脫離地面，靜置2~3分鐘，確認(rèn)安全可靠后主吊車回鉤拆除機艙運輸基座。拆除后，起吊機艙100~200mm，進(jìn)行試吊。試吊無問題起吊機艙離地面1m左右。高塔筒風(fēng)機安裝機艙時注意機頭方向朝向開闊區(qū)域，如可通行道路等方向，確保機頭前20米可通行輔吊或鏟車等重型機械設(shè)備進(jìn)行牽引如圖5.2.7-2所示。圖5.2.7-2機艙吊裝3.起吊機艙至頂段塔筒上法蘭面適當(dāng)高度，用導(dǎo)正棒導(dǎo)正后慢慢放下機艙至兩法蘭面接觸，安裝機艙時根據(jù)主吊車可移動區(qū)域確定機艙口朝向，確保便于后續(xù)葉輪吊裝。4.手動安裝機艙與塔筒連接螺栓1）螺栓應(yīng)由下向上自由穿入，如果螺栓不能正常擰入，應(yīng)進(jìn)行過絲處理，嚴(yán)禁使用電動工具強行擰入；2）安裝時應(yīng)注意墊圈和螺母的朝向，雙頭螺柱露出端螺紋部分、螺母旋合接觸面涂抹固體潤滑膏。5.電動預(yù)緊機艙與塔筒連接螺栓1）將連接螺栓用液壓扳手以對角法分三次進(jìn)行緊固，最后再按順序緊固一遍。2）預(yù)緊螺栓過程中吊車保持5t提升力。5.2.8風(fēng)輪組裝機組風(fēng)輪由變槳系統(tǒng)總成、導(dǎo)流罩頂和三支葉片組成。組裝風(fēng)輪包括以下內(nèi)容：輪轂準(zhǔn)備、葉片準(zhǔn)備、葉片安裝。1.就位葉輪90°輪轂支撐2.起吊葉輪90°輪轂支撐到葉輪組裝位置3.葉片組裝起吊，由專人負(fù)責(zé)拉纜風(fēng)繩控制葉片方向，指揮吊車平穩(wěn)起吊，到達(dá)輪轂變槳法蘭面處如圖5.2.8-1所示。圖5.2.8-1葉片組裝示意圖5.2.9風(fēng)輪吊裝1.55T/4.5M環(huán)形吊帶（對折使用）通過120T弓形卸扣連接風(fēng)輪吊具，M36*140螺栓固定到輪轂，擰緊力矩1500N·M。120T弓形卸扣安裝時兩側(cè)墊片不能遺漏，吊具螺栓安裝前必須進(jìn)行目測，必須無任何損傷、變形、滑牙、缺牙、銹蝕、螺紋粗糙度變化等現(xiàn)象。否則禁止使用如圖5.2.9-1所示。當(dāng)風(fēng)輪達(dá)到豎直位置時，用綁扎在吊帶上的牽引繩拆除吊帶，同時玻璃纖維保護(hù)罩隨吊帶緩慢滑下，拆除副起重機吊鉤，僅由主吊提升風(fēng)輪，直至風(fēng)輪安裝完成如圖5.2.9-2所示，安裝完成后拆除風(fēng)輪吊具。6.材料與設(shè)備6.1材料與設(shè)備實施本工法進(jìn)行大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝所需設(shè)備及工具見下表6.1-1及6.1-2。表6.1-1風(fēng)機設(shè)備參數(shù)表序號名稱規(guī)格重量/噸備注1機艙11.37×4.47×4.45139不含風(fēng)向風(fēng)速儀等附件2輪轂5.03X4.50X4.2342.53葉片長80.6±0.06米19.2±3%單片重量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變頻器柜3.4×1.3×2.6約5表6.1-2主要設(shè)備、機械及材料配置表名稱規(guī)格數(shù)量備注主吊機650t履帶吊1臺輔助吊機85t履帶吊80t汽車吊各1臺ES36拉伸器33.026452件葉片螺栓拉伸電動液壓泵JETPRO9.31臺方驅(qū)液壓扳手1寸方芯2套力矩扳手20~300N.m60~300N.m各1把環(huán)形吊帶80t/5m1根環(huán)形吊帶55t/4m；55t/4.3m各2根環(huán)形吊帶35t/4m；55t/3m各2根弓形卸扣55t14個變槳轉(zhuǎn)接線Pitch-O-16T024B1件機艙吊具WD3.6D1-G-10-001件葉尖保護(hù)套W2.0-G-133件其他設(shè)備及材料視需備齊6.2勞動力組織實施本工法所需人力配置見下表6.2-1表6.2-1勞動力配置表序號操作人員人數(shù)備注1施工總指揮1專責(zé)2技術(shù)負(fù)責(zé)人2專責(zé)3安全質(zhì)量監(jiān)督員3專責(zé)4起重指揮員2持證上崗5高空作業(yè)人員8持證上崗6履帶吊操作員2持證上崗7汽車吊操作員2持證上崗7.質(zhì)量控制7.0.1嚴(yán)格執(zhí)行《機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》GB50231-2009、《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》GB50168-2018《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》GB50236-2011、《風(fēng)力發(fā)電機組裝配和安裝規(guī)范》GB/T9568-2017《風(fēng)力發(fā)電機組驗收規(guī)范》GB/T20319-2017。（是否是現(xiàn)行規(guī)范）7.0.2加強一線施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，針對施工特性和施工特點分階段進(jìn)行施工技術(shù)培訓(xùn)，全面提高施工人員的技術(shù)水平，確保施工質(zhì)量滿足設(shè)計要求。特殊工序的作業(yè)，如焊接作業(yè)等須由有資格的人員特證上崗操作。7.0.3加強對業(yè)主提供產(chǎn)品的保管與控制，應(yīng)根據(jù)材料與產(chǎn)品不同形狀和特點加以防潮、防雨、防銹、防腐和防天失等保護(hù)措施。7.0.4在安裝的全過程中，技術(shù)人員負(fù)責(zé)對設(shè)各的結(jié)點、安裝方向、安裝順序號等進(jìn)行標(biāo)識，并做好記錄。7.0.5各施工人員按經(jīng)批準(zhǔn)的方案所規(guī)定的步驟進(jìn)行組裝、吊裝與就位的施工，并采用攔風(fēng)繩或支撐桿等措施防止組裝件的傾倒，并做好電氣元件的測量和調(diào)試記錄。7.0.6建立機械保養(yǎng)臺帳，保證施工過程中吊車、設(shè)備、品具的完好和使用。7.0.7質(zhì)量控制點如表7.0.7-1。表7.0.7-1風(fēng)機吊裝質(zhì)量控制點階段序號控制點質(zhì)量類別控制內(nèi)容準(zhǔn)備1風(fēng)機基礎(chǔ)檢驗驗收BR平臺整平、美觀、平臺半徑是否符合吊裝作業(yè)要求2設(shè)備附件開箱檢驗AR型號、規(guī)格、出廠合格證及有關(guān)資料等作驗收記錄安裝階段3基礎(chǔ)水平度檢查BR基礎(chǔ)環(huán)露出地面高度誤差±20mm、水平度誤差≤2mm、螺栓孔間距誤差≤0.5mm4塔筒檢查BR設(shè)備外觀是否有缺陷、元件材質(zhì)無錯用5塔筒安裝AR螺栓型號、數(shù)量滿足要求，螺栓力矩值按照廠家要求6機艙檢查BR外觀是否有缺陷、法蘭處無污物、浮銹、無毛剌7機艙安裝AR機艙起吊就位保證設(shè)備不損傷，機艙與塔筒連接螺栓力矩值按照廠家要求8輪轂檢查BR外觀無裂紋、無污物、表面光滑、油漆均勻，連接法蘭處無污物、浮銹、毛刺9輪轂安裝AR起吊就位保證設(shè)備不損傷、與機艙連接螺栓力矩值按照廠家要求10葉片檢查BR外表面無裂紋、光滑，連接法蘭處無污物、浮銹、毛刺，外表干凈11葉片安裝AR起吊就位保證設(shè)各不損傷、與輪轂連接螺栓力矩值按照廠家要求8.安全措施8.0.1參加施工的有關(guān)技術(shù)人員，管理人員，操作人員，包括技工必須接受入場前安全教育，經(jīng)考試合格后方可上崗。8.0.2進(jìn)入現(xiàn)場的施工人員必須按規(guī)定勞保著裝，并佩戴好必要的安全防護(hù)用品。8.0.3特種作業(yè)人員必須持證上崗，非特種作業(yè)人員不得從事特種作業(yè)。8.0.4施工作業(yè)前應(yīng)做好安全技術(shù)交底工作，并按要求做好記錄。8.0.5現(xiàn)場施工人員應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程和相關(guān)安全管理規(guī)定，正確使用工器具，服從安全人員的管理。8.0.6高處作業(yè)時施工人員必須系好安全帶，安全帶的固定位置應(yīng)安全可靠，并盡量高掛低用。8.0.7爬梯、平臺、通道等必須牢固可靠，臨空面、懸空作業(yè)必須掛好安全帶。8.0.8安裝設(shè)備、工器具等應(yīng)經(jīng)常檢查、維護(hù)和保養(yǎng)。8.0.9設(shè)備操作人員作業(yè)前應(yīng)對設(shè)備的安全性能進(jìn)行檢查，確保設(shè)備安全運行。8.0.10起重作業(yè)前應(yīng)對起重或捆綁用具及設(shè)施進(jìn)行檢查，正確選擇和使用，并嚴(yán)格執(zhí)行“十不吊”規(guī)定，確保其安全性符合要求。8.0.11大件吊裝必須嚴(yán)格執(zhí)行吊裝方案，統(tǒng)一指揮，協(xié)同配合。8.0.12起重作業(yè)應(yīng)設(shè)專人指揮并佩帶袖標(biāo)，并且指揮明確，信號清楚統(tǒng)一，參加施工的人員必須服從管理，統(tǒng)一行動。8.0.13施工區(qū)域應(yīng)設(shè)置安全作業(yè)警戒線，并派設(shè)安全警戒人員，禁止無關(guān)人員進(jìn)入。8.0.14安全人員應(yīng)堅持現(xiàn)場巡視，發(fā)現(xiàn)違規(guī)必須及時制止和處理。8.0.15施工作業(yè)中，遇有5級以上大風(fēng)和雷、雨、雪、大霧時應(yīng)停止作業(yè)。9.環(huán)保措施9.0.1施工中嚴(yán)格遵守《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國水士保持法》、《建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)管理條例》等規(guī)定。9.0.2施工過程中產(chǎn)生的施工垃圾必須經(jīng)統(tǒng)一回收處理，并合理回收，廢水、廢棄物等排放應(yīng)符合國家和地方的法律、法規(guī)及有關(guān)行業(yè)的設(shè)計規(guī)范。9.0.3在吊裝施工過程中必須對施工部位周圍進(jìn)行警戒。9.0.4嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備安全操作規(guī)程，每臺設(shè)備專人操作和專人維修保養(yǎng)；設(shè)備運轉(zhuǎn)期間，操作人員不得離開崗位。9.0.5施工道路出入口路面應(yīng)做硬化處理，設(shè)置排水溝、混凝土門檔及沖洗車輛設(shè)施，基本做到不灑土、不揚塵，保證道路干凈。9.0.6現(xiàn)場材料分規(guī)格、品種堆放整齊，做到工完料盡場地清，臨時公棚等設(shè)施規(guī)范搭建，保持現(xiàn)場整潔。9.0.7搞好施工環(huán)境衛(wèi)生，現(xiàn)場施工垃圾采用層層清理，幾種堆放，專人管理，統(tǒng)一搬運的方法。10.效益分析由于在高寒地區(qū)高寒地且風(fēng)季大批量投入大型風(fēng)力發(fā)電機組安裝，常常因天氣原因無法施工，通過該工法的實施，相比于普通工法在安裝大型風(fēng)力發(fā)電機組工期由5.5天吊一臺，縮減到3.5天一臺，在保證風(fēng)力發(fā)電機組安裝質(zhì)量的同時，減少了機械的投入，施工本工法將吊裝一臺風(fēng)力發(fā)電機組的費用