风力发电机组的高空吊装是风电场建设的核心环节,需结合的工程设计和严格的安全管理。以下是标准化高空吊装流程及关键技术要点:
一、吊装前核心准备
设备选型与站位规划
主吊设备:根据机型选择(如5MW机组需800吨级全地面起重机或1200吨级履带吊),主臂长度需覆盖Z大起升高度(塔筒高度+机舱高度+叶片半径+安全余量)。
辅助设备:配置尾吊车(用于叶片翻身)、运输车、液压扳手(扭矩精度±5%)、激光对准仪(水平/垂直度误差≤0.05°)。
站位计算:通过3D模拟软件确定吊车支腿位置,确保地基承载力≥15吨/㎡,支腿下方铺设20mm厚钢板。
气象窗口管控
安装期间实时监测风速(≤8m/s)、湿度(≤85%RH)、能见度(≥500m)。
预留48小时天气缓冲期,配备便携式气象站每15分钟更新数据。
人员资质与分工
指挥员(持Q1证)、司索工(Q2证)、高空作业员(Q3证)、机械师、安全员需通过专项培训。
采用双指挥系统:地面总指挥+高空副指挥,通过防爆对讲机实时通讯。
二、分段吊装工艺流程
1. 塔筒吊装
下段塔筒:
吊点:距顶端1/3处,使用4根φ36mm钢丝绳(额定载荷≥120吨)。
起升:以0.3m/s速度垂直提升,距基础环50cm时暂停,用激光水准仪校准垂直度。
对接:法兰面涂抹MOLYKOTE润滑剂,螺栓分三次紧固(50%-80%-100%额定扭矩)。
中上段塔筒:
采用“递送法”吊装,下段顶部安装导向滑轮,通过牵引绳控制摆动幅度≤0.5m。
每段对接时间控制在2小时内,避免温差导致法兰变形。
2. 机舱安装
重心计算:通过3D模型确定吊点(距前端30%处),使用平衡梁分散载荷。
缓速就位:以0.15m/s速度接近塔筒,距法兰面30cm时切换至微动模式。
电气对接:预先铺设动力电缆(截面积≥240mm?)和控制光纤,采用航空插头快速连接。
3. 叶轮组装与吊装
地面组装:
叶片与轮毂连接使用高强度螺栓(10.9级),液压拉伸器预紧力达屈服强度的70%。
叶片零位标记:采用激光标线仪确保三支叶片初始角度一致。
叶轮翻身:
双机抬吊法:主吊(800吨)+辅吊(200吨),翻身过程中保持叶片仰角≤15°。
叶片保护:叶尖套装橡胶护套,根部使用V型支架防止磕碰。
空中组对:
主吊提升叶轮至机舱法兰上方20cm,由高空作业员手动调整法兰孔位(误差≤1mm)。
螺栓穿入率:穿入率≥80%,剩余螺栓通过导链辅助就位。
三、安全管控体系
防坠落系统:
高空作业员配备双钩安全带、智能防坠器(触发力≤2kN)。
塔筒内设置垂直生命线,间距≤10m,采用自锁器连接。
载荷监测:
吊车配备力矩限制器、角度传感器,实时显示主臂仰角、载荷百分比。
超载保护:当载荷达90%额定值时,自动声光报警并限制动作。
应急预案:
突发大风:立即启动应急收桨程序,叶轮进入顺桨状态(攻角90°)。
设备故障:备用发电机组(300kW)10分钟内启动,确保液压扳手等工具持续工作。
四、效率优化措施
模块化预组装:
地面完成机舱内发电机、齿轮箱的预对接,减少高空作业时间30%。
叶片采用分段运输,现场使用螺栓连接(需通过DNV GL型式认证)。
数字化工具:
使用AR眼镜辅助螺栓紧固,实时显示扭矩值及顺序。
无人机巡检:吊装后对法兰面进行360°影像记录,替代传统人工目视检查。
五、后期验收标准
垂直度检测:
塔筒全高垂直度偏差≤H/1000(H为塔筒高度)。
机舱水平度误差≤0.1°,使用电子水平仪测量。
载荷测试:
完成240小时预运行后,进行超发测试(110%额定功率运行2小时)。
振动监测:轴系振动速度≤4.5mm/s(ISO 10816-1标准)。
通过精细化流程管理,现代风电机组高空吊装效率可达3-4天/台(含调试),事故率控制在0.05%以下。建议选择具备IECRE认证的吊装团队,并严格执行GB/T 33628-2017《风力发电机组 吊装安全规程》。