2000KW風力發電機安裝工法

《2000KW風力發電機安裝工法》是中國十七冶集團有限公司、中國二冶集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是丁效武、劉斌、陳登明、韓露、馬智慧。適用於陸地2000千瓦及以下各種風力發電機安裝工程，特別適用於高山、丘陵地區風力發電機安裝。

《2000KW風力發電機安裝工法》主要的工法特點是減小作業平台，減少環境破壞，降低工程成本，節省投資，同時該施工工藝最佳化了吊裝流程，不僅能提高施工效率，而且對質量、安全控制更加有效。

2011年9月，《2000KW風力發電機安裝工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：2000KW風力發電機安裝工法
• 工法編號：GJEJGF320-2010
• 完成單位：中國十七冶集團有限公司、中國二冶集團有限公司
• 主要完成人：丁效武、劉斌、陳登明、韓露、馬智慧
• 套用實例：山東蓬萊平頂山（48兆瓦）風電場項目工程
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

隨著風力發電技術的不斷發展，風力發電機從660千瓦、750千瓦、850千瓦，發展到2009年的1500千瓦、2000千瓦等大型風力發電機；風力發電機葉片長度也由原來的20多米，發展到2009年的40多米；傳統的葉片、輪轂地面組合整體吊裝工藝技術，遠遠不適應施工場地狹小的地區，如高山、丘陵地帶。中國十七冶集團有限公司承建的華潤山東蓬萊平頂山風電場項目，是截至2009年中國從中國之外引進機型最成熟、單機容量最大的風力發電機——VESTAS V90 2000千瓦風機，其葉片長度44米，葉輪直徑90米，安裝高度80米，地處山東蓬萊平頂山地區海拔高度1500多米，地勢險峻，安裝場地狹小。為此，根據分塊組合原理，葉片、輪轂採用“單葉片空中對接”關鍵技術，並自主研發了大型風力發電機葉片專用T型吊具（專利號：ZL200920172117.2）。

2007年12月中國十七冶集團有限公司《850kW風力發電機安裝工法》獲安徽省省級工法（工法編號：AHGF15-08），在此基礎上，研究編制了《2000kW風力發電機安裝工法》，解決了華潤山東蓬萊平頂山風電場等項目風機安裝施工場地狹小的困難，取得了滿意的效果。

工法特點

《2000KW風力發電機安裝工法》的工法特點是：

1.採用傳統風機安裝工藝時，由於葉輪整體吊裝迎風面積大，安裝過程難以控制，容易造成葉片損壞，加之山地、丘陵地區大功率風機葉輪整體吊裝施工作業面狹小，施工過程質量、安全難以保障，而採用“單葉片空中對接”施工工藝，可減小作業平台，減少環境破壞，降低工程成本，節省投資，同時該施工工藝最佳化了吊裝流程不僅能提高施工效率，而且對質量、安全控制更加有效。

2.自主研發大型風力發電機葉片專用T形吊具專利技術，加強了葉片成品保護，實現了超長葉片安全吊裝，保證了安裝質量，提高了作業效率。

3.風機葉輪吊裝由傳統整體吊裝的抬吊方式改為單機單片吊裝，減少了施工設備的投入，降低了施工難度。

操作原理

適用範圍

《2000KW風力發電機安裝工法》適用於陸地2000千瓦及以下各種風力發電機安裝工程，特別適用於高山、丘陵地區風力發電機安裝。

工藝原理

《2000KW風力發電機安裝工法》關鍵技術是基於分塊組合原理、空氣動力學理論和力學理論基礎。“單葉片空中對接”、“大型風力發電機葉片專用T形吊具”專利是分析單葉片吊裝過程中受力狀況，保持葉片水平的關鍵技術；通過偏航裝置、盤車裝置、變漿裝置等使葉片與輪轂水平對接。有效解決了大型風力發電機在高山、丘陵地區安裝場地狹小的困難，保證了風機設備安裝的工期、質量和安全。

施工工藝

• 工藝流程

《2000KW風力發電機安裝工法》的施工工藝流程如圖1。

圖1 施工工藝流程

操作要點

《2000KW風力發電機安裝工法》的操作要點如下：

一、礎環驗收

1.基礎環法蘭與塔筒底法蘭對接標記：基礎環法蘭內側面有一個明顯標記，表明與塔筒底法蘭的對接位置，一般這個標記對應塔筒門的方向。

2.基礎環水平度檢查：用水平儀和標尺檢查相隔120°的三個方向上基礎環法蘭面是否水平（圖2）。測量點位於法蘭環中間，每個方向最少測量兩次，最大水平誤差不得超過規定值。

3.檢查基礎環防腐層是否有損傷，如果有，用白色聚氨酯漆進行修補。

4.清理法蘭表面雜物。

圖2 基礎環驗收

二、電氣櫃臨時就位

在第一節塔筒吊裝前，預先將電氣櫃放入基礎環內（圖3）。

圖3 電氣櫃在基礎環內的放置

三、塔筒吊裝

1.底段塔筒安裝

1）將4個吊裝連線板固定到塔筒頂部法蘭上；4個連線板應均布。固定到塔筒底部法蘭上的吊裝連線板必須布置在正上方位置（圖4）。

圖4 底段塔筒的安裝

2）用吊裝索具分別將500噸、70噸吊機的吊鉤與塔筒的上下法蘭上的連線板連線。

3）兩吊機同時吊起塔筒，500噸吊機慢慢將塔筒提升到垂直狀態，拆除70噸吊機的吊裝索具和連線板。

4）500噸吊機吊起底段塔筒慢慢降落，使其位於基礎上方，通過導向棒使塔筒內法蘭孔和基礎環法蘭孔對正。所有螺栓孔與法蘭連線孔對正後，將塔筒落到基礎環上。

5）在塔筒內側將墊圈和螺母裝到基礎螺栓上，用電動扳手將一圈螺栓預擰緊。

6）拆除塔筒頂部法蘭上的吊具和吊裝連線板。

7）按照規定的緊固力矩設定液壓扭力扳手，並按對角方式全部緊固螺母，然後畫上標記。

2.中段塔筒安裝

1）清理底段塔筒上法蘭和中段塔筒下法蘭面，並在底段塔筒上法蘭面上呈S狀塗抹密封膠。

2）將4個吊裝連線板固定到塔筒頂部法蘭上，4個連線板應均布。固定到塔筒底部法蘭上的吊裝連線板必須布置在上方位置，對中段塔筒表面檢查、清理、補漆，把中段塔筒與頂段塔筒連線螺栓放置在中段塔筒的平台上。

3）用索具分別將塔筒上下法蘭上的連線板繫於500噸、70噸吊機的吊鉤上。

4）兩吊機吊起塔筒，500噸吊機慢慢將塔筒提升到垂直狀態，拆除70噸吊機的吊裝索具和連線板。

5）500噸吊機吊起中段塔筒至底段塔筒正上方後，慢慢降落於底段塔筒上，並要保證塔筒內的爬梯對正。

6）通過導向棒將中段塔筒底部法蘭和底端塔筒頂部法蘭對正後用螺栓連線，用電動扳手將所有連線螺栓預擰緊。

7）拆除塔筒頂部法蘭上的吊具和吊裝連線板。

8）按照規定的緊固力矩設定液壓扭力扳手，並按對角方式全部緊固螺母，然後畫上標記。

3.頂段塔筒安裝

1）清理中段塔筒上法蘭和頂段塔筒下法蘭面並在中段塔筒法蘭面上呈S狀塗抹密封膠。

2）固定頂段塔筒上部吊裝連線板，通過鋼絲繩繫到主吊鉤上面，固定頂段塔筒下部連線板，通過鋼絲繩繫到輔吊鉤上面。

3）對頂段塔筒表面檢查、清理、補漆，把頂段塔筒與機艙的連線螺栓放置在上段塔筒的平台上。4）主吊機和輔助吊機配合將上段塔筒翻身豎立，輔助吊機慢慢脫鉤使塔筒重量全部由主吊機承擔。主吊機迴轉、變幅將上段塔筒吊裝到中段塔筒法蘭上方。

4）主吊機和輔助吊機配合將上段塔筒翻身豎立，輔助吊機慢慢脫鉤使塔筒重量全部由主吊機承擔。主吊機迴轉、變幅將上段塔筒吊裝到中段塔筒法蘭上方。

5）通過導向棒使頂段塔筒法蘭孔與中段塔筒法蘭孔對正後就位，用螺栓將兩法蘭連線固定，先用電動扳手將所有螺栓預擰緊，吊機卸鉤後拆除連線板，隨後用液壓扭力扳手對螺栓進行緊固，使其達到設計力矩值。

四、機艙安裝

1.安裝前準備（圖5）

1）機艙安裝前，將電纜臨時存放在機艙內。

2）安裝盤車裝置、超音波風向標和風速計。

3）拆下排污管並清潔機艙。

圖5 機艙的安裝

2.安裝方法

1）用兩條溜繩固定在機艙的前後兩側，在吊裝過程中，與吊車配合調整機艙的方向和位置。

2）把機艙專用吊具掛在主吊機上，吊機迴轉、變幅將專用吊具和機艙連線，確認錨固後，拆掉機艙支架連線螺栓，吊機慢慢起鉤。

3）機艙就位後，將機艙底部法蘭與塔筒頂部法蘭進行對接並用螺栓固定。

4）用電動扳手對稱地進行螺栓預緊，吊機卸鉤，解除吊具。

5）用液壓扭力扳手對稱進行螺栓緊固，達到最終的力矩值。

五、輪轂安裝

1.安裝輪轂專用吊具，連線輪轂翻轉液壓泵，調整輪轂吊具至合適位置，輪轂兩側繫上一條150~200米長的繩索作為溜繩，吊裝過程中，與吊車配合調整葉輪的方向和位置（圖6）。

圖6 輪轂的安裝

2.利用輪轂翻轉液壓泵調整輪轂的角度，便於輪轂順利安裝。

3.將輪轂專用吊具安裝在輪轂的吊裝固定環上

4.徐徐提升輪轂到達安裝高度後，通過00吊車迴轉將輪轂安裝到機艙上的對接法蘭上。

5.用螺栓將輪轂固定在機艙的固定法蘭上，將螺栓對稱緊固後，吊機松鉤並卸下吊具。

6.用液壓扭力扳手對稱進行螺栓緊固，達到最終的力矩值。

六、單葉片空中對接安裝

1.葉片，將葉片專用T形吊具利用吊帶與主吊車吊鉤連線T形吊具用吊帶和托盤與葉片連（圖7）。

2.葉片T形吊具的根部外側掛上一條150~200米長的繩索作為溜繩。

3.主吊機將單個葉片水平徐徐提升到與輪轂中心高度後，通過迴轉、變幅等措施，使葉片接近輪轂。

4.通過偏航裝置、盤車裝置、變漿裝置等使葉片水平與輪轂對接。

5.用螺栓將單個葉片固定在輪轂的變漿軸承上，將螺栓稱緊固後，吊機松鉤並卸下葉片根部與T形吊具連線的吊帶。

6.通過迴轉和偏航裝置使葉片T形吊具和托盤脫離葉片。

7.通過盤車裝置使輪轂迴轉120°，具備吊裝第二片葉片條件，用上述方法安裝第二片葉片。

8.用同樣方法安裝第三片葉片。

9.通過盤車裝置、變漿泵配合，用液壓扭力扳手最後緊固葉片連線螺栓至規定力矩。

圖7 單葉片空中對接安裝

七、電氣安裝

1.電纜的安裝（圖8）。

1）塔筒內高壓電纜的安裝。

2）機艙內電纜的安裝。

3）塔筒內電纜的安裝。

4）輪轂內電纜的安裝。

5）按圖紙進行接線校驗。

圖8 電氣安裝

2.安裝地面控制器。

3.塔筒底部的雷電保護導體的安裝。

4清潔風力發電機組（WTGS），並對風機進行檢驗驗收移交調試。

八、單台調試、併網發電

單台調試驗收合格後，移交建設單位併網發電。

材料設備

《2000KW風力發電機安裝工法》無需特別說明的材料，採用的機具設備見表1。

參考資料：

質量控制

《2000KW風力發電機安裝工法》的質量控制要求如下：

安裝執行的標準及規範

《工程測量規範》GB 50026-2007；

《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205-2001；

《鋼結構高強螺栓連線的設計、施工及驗收規程》JGJ 82-91；

《風力發電場安全規程》DL 796-2001

《工業安裝工程質量檢驗評定統一標準》GB 50252-94；

設備製造廠家提供的圖紙和技術檔案。

工程質量控制標準

風機塔筒安裝質量要求如表2所示。

質量保證措施

1.質量控制的重點是基礎環水平度、高強螺栓扭矩、塔筒垂直度。

2.施工全過程實行“三檢制”，重點監控基礎環水平度、高強螺栓扭矩、塔垂直度。

3.機艙吊裝的質量保證措施

1）用專用吊具對機艙各吊點進行綁紮，並調整前後吊點使機艙水平，便於機艙底座法蘭面與塔筒法蘭面的連線。

2）對機艙底座法蘭面進行清洗，並清除螺栓孔的雜物、毛刺。

3）吊裝過程中注意對機艙進行溜繩保護，避免碰撞塔筒和吊機。

4.採用“葉片T形吊具”和專用的風葉夾板進行包角保護，避免吊裝過程中損傷風葉邊緣。葉片受風面積較大，用溜繩保護，避免碰撞。

5.高強度螺栓連線法蘭面應進行清洗，並清除螺栓孔的雜物、毛刺。按照要求調定液壓力矩扳手的力矩值，使各連線點的緊固符合要求。緊固螺栓時按照緊固順序和方向進行，以保證緊固均勻。連線副緊固完畢後要做防松標記。

6.塔筒安裝過程中用塞尺檢查法蘭面間隙，如果用0.25毫米的塞尺可以碰到連線螺栓或者可以看到連線處有間隙，法蘭間必須用薄墊片墊上。

安全措施

採用《2000KW風力發電機安裝工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.制定危險源辯識、危險源評價及控制措施。

2.不能在風速>10米/秒時進行吊裝，做好防颱風、雷雨的應急預案。

3.吊車行走臨時道路必須壓實，不能下陷或積水，滿足吊車行走安全要求。

4.起重鋼索、吊具安全係數不小於6。

5.吊裝過程中注意對機艙用溜繩保護避免碰撞塔筒和吊機。

環保措施

《2000KW風力發電機安裝工法》的環保措施如下：

1.對全體員工進行環保意識教育，使其自覺遵守相關環境保護法規。

2.做好文明施工及環境保護，對現場的包裝箱等雜物有專人及時回收，保持現場整潔。

3.做好水土保護工作，砌築必要的擋土牆、排水溝。

4.設備、車輛檢修、清洗作業等產生污水的固定點，一律進行硬地作業，合理組織排水。將污水集中收集、處理，達標後再排放。

5.積極採用低噪聲設備。

6.及時清理場地垃圾、並集中外運處理。現場的設施、設備專人管理。

7.工程施工前開挖排水溝，以防止雨水沖刷流失水土。施工產生的臨時棄渣，其四周用尼龍袋裝土，做臨時護欄。新開挖形成的邊坡，注意保持坡腳的穩定。

8.因施工營地，臨時道路、土、石料場等所有臨時占地，施工完成後，及時平整，恢復綠化。

效益分析

通過利用《2000KW風力發電機安裝工法》，工程施工工藝合理，工序環環相扣，施工效率高，工期短，安全可靠，便於管理，施工質量易控制。施工成本降低，經濟效益和社會效益好。

• 華潤電力（風能）有限公司投資的山東蓬萊平頂山風電場項目技術經濟指標及經濟效益分析

採用該工法，在對25台，V90型，2000千瓦風力發電機安裝中，縮短工期25天，節約直接成本93.75萬元。

1.安裝機械費節約：500噸汽車式桁架吊1台（2.3萬元/台班）、70噸汽車吊2台（0.23萬元/台班）、40噸拖車1台（0.1萬元/台班）、5噸裝載機（0.03萬元/台班）、服務車各2台（0.03萬元/台班）。即：（2.3+0.46+0.1+0.03+0.06）×25=73.75（萬元）。

2.人工費節約：0.02萬元/天/人×40人×25天=20（萬元）。

3.直接成本節約合計：73.75+20=93.75（萬元）。

4.社會效益：該項目安裝工期提前25天，年上網電量預計達1.1億千伏·小時，按每度0.61元計算，初步估算多增加產值6710萬元。

該項目投產後，進一步緩解了山東電力緊缺的狀況同時作為清潔無污染的可再生能源，為環境保護起到環保示範作用。

• 華潤山東蓬萊徐家集48兆瓦風電場項目技術經濟指標及經濟效益分析

1.工期縮短：

利用2000千瓦風力發電機安裝工法進行風力發電安裝，使整個安裝工期提前24天。

2.成本降低：

1）安裝機械費節約：500噸汽車式桁架吊1台（2.3萬元/台班）、70噸汽車吊台（0.23萬元/台班）、40噸拖車1台（0.1萬元/台班）、5噸裝載機（0.03萬元/台班）、服務車各2台（0.03萬元/台班）。即：（2.3+0.46+0.1+0.03+0.06）×24=70.8（萬元）。

2）人工費節約：0.02萬元/天/人×40人×24天=19.2（萬元）。

3）直接成本節約合計：70.8+19.2=90（萬元）。

3.社會效益：該項目投產後，年上網電量預計可達到1.1億千伏·小時，按每度0.61元，初步估計年創產值約為：6710萬元。不但進一步緩解了山東電力緊缺的狀況，同時風力發電作為清潔無污染的可再生能源，將起到環保示範作用。

• 江蘇華電灌雲50×2兆瓦風電場項目技術經濟指標及經濟效益分析

1.工期縮短：

利用2000千瓦風力發電機安裝工法進行風力發電安裝，使整個安裝工期提前36天。

2.成本降低：

1）安裝機械費節約：650噸履帶吊1台（2.67萬元/台班）、80噸履帶吊台（0.25萬元/台班）、50噸履帶吊1台（0.17萬元/台班）、40噸拖車1台（0.1萬元/台班）、服務車各台（0.03萬元/台班）。即：（2.67+0.25+0.17+0.1+0.06）×36=117（萬元）。

2）人工費節約：0.02萬元/天/人×40人×25天=20（萬元）。

3）直接成本節約合計：117+20=137（萬元）。

3.社會效益：該項目投產後，不但進一步緩解了江蘇電力緊缺的狀況，同時風力發電作為清潔無污染的可再生能源，為環境保護起到環保示範作用。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《2000KW風力發電機安裝工法》的套用實例如下：

• 實例1：山東蓬萊平頂山（48兆瓦）風電場項目工程

1.工程概況

華潤電力（風能）開發有限公司投資的華潤電力風能蓬萊平頂山48兆瓦風電場項目，採用25台、V90型2000千瓦/1800千瓦Vestas風力發電機，總容量8兆瓦。工程地點：山東省蓬萊平頂山。契約工期：90個工作日。

2.施工情況

工程開工日期：2009年4月26日，實際完工日期：2009年7月1日，實際工期：65個工作日，比契約工期節約25個工作日。

3.工程監測與結果評價

通過運用該工法進行風電設備安裝，基礎環水平度控制在1.5毫米之內，塔筒法蘭間隙控制在0.2毫米之內，單段塔筒垂直度控制在5毫米之內，整體塔筒垂直度控制在8毫米之內，符合驗收規範要求。

• 實例2：山東蓬萊徐家集（48兆瓦）風電場項目工程

1.工程概況

華潤電力（風能）開發有限公司投資的華潤電力風能蓬萊徐家集48兆瓦風電場項目，採用24台、V90型，2000千瓦Vestas風力發電機，總容量48兆瓦。工程地點：山東省蓬萊平頂山。契約工期：90個工作日。

2.施工情況

實際開工日期：2010年1月10日，實際完工日期：2010年3月17日，實際工期：66個工作日，比契約工期節約24個工作日。

3.工程監測與結果評價

通過運用該工法進行風電設備安裝，基礎環水平度控制在1.5毫米之內，塔筒法蘭間隙控制在0.2毫米之內，單段塔筒垂直度控制在5毫米之內，整體塔筒垂直度控制在8毫米之內，符合驗收規範要求。

• 實例3：江蘇華電灌雲（50×2兆瓦）風電場項目工程

1.工程概況

江蘇華電灌雲（50×2兆瓦）電場，是中國華電在江蘇省投資的首個沿海灘涂風電項目，總投資約11.7億元。工程選用50台國產（重慶海裝）2兆瓦風機，總裝機容量為100兆瓦。契約工期：150個工作日。

2.施工情況

實際完成施工用114個日曆天數，縮短工期36天，工程質量優良。

3.工程監測與結果評價

通過運用該工法進行風電設備安裝，基礎環水平度控制在1.5毫米之內，塔筒法蘭間隙控制在0.2毫米之內，單段塔筒垂直度控制在5毫米之內，整體塔筒垂直度控制在8毫米之內，符合驗收規範要求。

榮譽表彰

2010年12月，《2000kW風力發電機安裝工法》被評為安徽省省級工法（工法編號：AHGF6-10）。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《2000KW風力發電機安裝工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。