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风电机械案例

45T风叶吊装吊具

更新时间  2022-11-10 09:54:49 阅读 448

1、风叶吊装吊具作业

叶片是风力发电机组的重要构件,具有良好的气动外形,将所接受到的风能转换为机械能,使风机能绕其主轴转动,带动发电机产生电能。叶片安装于轮毂之上,叶片与轮毂组合合称为叶轮,叶轮与风力发电机的主轴以机械方式相联接。

 

风机叶片主要由复合材料制成。采用中空、薄壳、细长结构,横断面为流体滴水形,一般由根部、外壳和加强龙骨筋三部分组成,整体具有良好的气动外形。

 

风机叶片丁作时所受到的气动弯曲荷载和离心力是叶片承受的主要荷载,作用干叶片纵向轴线方向;横向所受的剪切面与扭转面上产生的剪力不大。构成叶片壳体的复合材料纵向能承受很高的拉力,而在另外方向所能承受的力相对较小,适合叶片的承载要求,另外,叶片后缘及叶尖部位的结构薄弱,强度和刚度较低,在场内搬运、转场运输和现场安装过程中易于受损。

 

2、风叶吊装吊具作业特点

叶片的结构特点决定了叶片是风力发电机组安装作业工艺性最差的部件。

由于叶片拥有庞大的表面积,安装时极易受风荷载的干扰,因而风机安装施工过程中,凡涉及到叶片的部件吊装风速限制条件(<8 m/s)最为严格。必须采取严格措施,有效控制并持续保持叶片在空中稳定的作业姿态。

叶片设计为细长结构,截面在全长范围内连续变化,根据常识难以确定重心位置,必须严格按叶片厂方标识的重心位置和相应参数确定吊装方案。

根据叶片结构、材料特性,发现其横向强度、刚度薄弱,表面抗挤压强度低;为满足吊装工艺要求,在固定结构位置做局部加强,叶片吊装索具只能系挂在上述位置。

 

1.2 安装工艺

叶片与轮毂的组合安装,可采用地面预组装工艺或空中直接组装工艺。叶片与轮毂的预组装,由于轮毂定位基面的朝向,分成水平和竖直两种工况,不同的叶片预组装方式与轮毂和机舱的组装方式相组合,形成叶片轮毂组装的不同丁艺。根据国内外风电工程的情况,堂用的有以下三种工艺。


1)预装三叶片工艺

 

工艺流程:轮毅水平置干地面→3片叶片顺序与轮毂组合,形成叶轮组合件→水平起吊叶轮组件、空中翻身→轮毂安装于塔架顶部→叶轮与轮毂空中完成组合。

 

3片叶片均在地面完成与轮毂的安装联接丁艺难度最小:但叶轮组合件尺寸庞大,需要足够大的组拼装场地,组拼装完成后移位转运困难。

叶轮组合件自身平衡性良好,采用起吊翻身安装工艺,总体难度不大。叶根强度允许时,主吊索系于2片叶片的叶根位,翻身副索系于第三片叶片;也有对轮毂结构加强处理后,在轮毂上设置2个主吊索吊耳。

 

2)预装两叶片工艺

工艺流程:机舱置于地面→轮毂与机舱组装→两片叶片顺序与轮毂组合,(竖直面呈羊角状)→起吊机舱轮毂加两片叶片组合件,安装于塔架顶→起吊第三片叶片与轮毂在空中直接组装。

轮毂与机舱组装在地面进行,降低了安装难度;两片叶片在地面与轮毂进行组装,安装难度增加不大,但需要风机主轴能提供反转矩以平衡叶片重力产生的转矩;安装机舱、轮毂加2片叶片组合件和单独安装机舱相比较,难度有所增加:

为减少安装工序,第三片叶片悬垂在空中直接进行安装,需要应用专用叶片吊具,叶片安装难度较大。


3)直装三叶片工艺

机舱置于地面→轮毂与机舱组装→起吊轮毂、机舱组合件安装于塔架顶部→顺序起吊3片叶片在空中与轮毂直接组装。

 轮毂与机舱组装在地面进行,安装难度低干在空中进行,在塔架顶部安装机舱、轮毂组合件和单独安装机舱相比较,吊装难度没增加。3片叶片都要在空中与轮毂组合,难度最大,需要采用叶片专用吊具。第=片叶片完成安装前,叶轮不能保持自身平衡,需要风机主轴提供反转矩,以克服不完整叶轮产生的转矩。


总结以上分析,可知叶片在地面与轮毂进行预装配,工艺难度最低,但要求有足够大的拼装场地:叶片在空中与轮毂直接装配,难度较大,采用叶片专用吊具,有利干叶片吊装作业的标准

化程度,从而降低叶片吊装过程的安全风险、提高安装工效。


45T风叶吊装吊具.jpg

 

风叶吊装吊具使用要求


1)满足单台起重机吊装大型叶片在空中进行安装微调的要求,具有开合、夹持、俯仰、旋转等动作。


2)目标叶片为LZ75-6.0叶片,叶片长度75 m,叶片配重后质量33 000 kg,重心位置22.35 m;兼顾吊装其它叶片的通用性。


3)叶片吊装工况:限制风力条件4级风以下。

 

4)机械手从叶片前缘夹持,夹持位置距叶片重心两侧各5 m左右,夹持位置误差<+1 m.

 

5)起重机利用吊具安装叶片能够在空中呈0°~-40°俯仰姿态和+130°旋转姿态进行有效作业。


6)选择合适的夹持方式、夹持力、夹持材料和夹持面积,使叶片承受合理的压强而不破坏叶片表面结构及表面涂层。


7)吊具动作驱动由地面380 V有线供电,动作指令由地面无线遥控操作。

 

8)机械手俯仰和旅转的绝对角度通讨传感器监测并在地面操纵器上显示

 

9)吊具的机械动作具有闭锁功能,以避免误操作导致吊装过程事故发生。


10)机械手各部分结构可拆卸,以方便运输和现场拼装