关键词：风机 断叶更换 吊点悬挂 吊装方法
0 前言
风能是典型的可再生能源之一，是化石能源的有效替代能源，是当前最有发展前景的一种新型能源。相对于化石能源，它有着取之不尽用之不竭的优势，同时还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。随着我国风电场开发规模的增大，风电机组的数量在快速增加。随着机组的功率和尺寸的增大，发生故障的可能性也在随之加大，机组的维护费用一般都会占到成本的五分之一。为了保障风电场的正常运作，对风电机组的维护保养以及发生损坏事故后如何稳定高效地重新投入运行也就显得越来越重要。
大唐华银南山风电场11号风机系湘电风能有限公司XE82-2000型号产品，于2012年1月11日投运。2017年7月28日11号风机HT-40B-k91Ⅱ叶片因遭雷击损坏；K92Ⅱ、K93Ⅱ也有一定程度损伤，需一起更换，属于已发生故障机组。下文就南山风电场风机断叶片的更换、以及如何吊装进行简要的分析，并提出吊装断叶吊点悬挂以及吊装方法，成功解决湖南南山风电场11号风机断叶更换问题，希望对相同机型风机的检修和发展有所帮助。
1 带断叶片的叶轮拆除吊装特点
带断叶片的风机叶轮拆除最大的难点在于找准确叶轮的重心。因为该叶轮断了一片叶片，此时的状态已处于非平衡状态，受风力影响而使叶轮大幅度转动是不可能的事，无法将断叶旋转至朝下。若是断叶属于朝下，那么叶片的更换又会相对叶片朝上简单许多。断叶朝下，则朝上两片叶片成Y型，重心始终能保持在轮毂上，不会偏移。按照正常进行起吊即可。若断叶朝上，则需考虑断叶与一片好叶片成未能成正Y型，朝下一片叶片会引起重心偏移问题。若是风机其中两片叶片断裂，则可利用剩下一片叶片重力，将其旋转至下部，两片断叶成正Y型。若叶轮三片叶片均断裂，则需考虑重心偏移问题。
2 解决思路
针对上述背景问题，我们采用了在断叶相邻的一片叶片上加一根辅助吊带来调节整个叶轮的重心偏移，同时在叶轮下放水平后，利用支撑工具调节更换叶片与叶轮的高度，来完成对断叶进行更换。
3 带断叶片的叶轮拆除步骤
3.1 叶轮吊点绑扎及调整
工作人员通过辅助吊车上的检修平台给竖直朝下的叶片安装吊带，后缘用护具保护。应尽量拉紧吊带，防止吊带滑动，同时在吊带上系上2根φ12×100揽风绳，如图1所示。注意检修平台需系有揽风绳保证人员在作业时不受大的晃动和撞击。
安装轮毂起吊装置，位于轮毂顶部的工作人员安装轮毂起吊装置，如图2所示。可通过调节35t×3.5m环行吊带长度使其处于微受力状态即可。
将30t×11m双眼宽吊带置于完好的两个叶片的任意一片的根部大约1m处（不能小于1m且不能大于2m）缠绕一圈，如图3箭头所示吊带安装方式示意。
此时主吊稍稍转杆让检修平台靠近轮毂，将35t×3.5m双眼圆吊带通过55t弓形带母卸扣与轮毂吊耳相连接。连接好后如图所示。此时检修平台撤离，将吊带与主吊钩相连。如图4.1所示。图4.1中轮毂吊耳及吊带B35t×3.5m的连接方式也可改为图4.2中所示的方式。
图4.1中距离C最好控制在距离叶根1m处，如果受制于现场条件或天气情况下，可以适当外挪，但不能超过2m处。吊带A外挪后，吊带B的长度将会不够，请在吊带B与主吊点中间加装一个55t的弓形卸扣，具体情况视现场情况而定。
3.2 叶轮吊点受力及悬挂
主吊缓缓垂直起钩，叶轮缓缓转动，主要受力吊带为吊带A,此时吊带B不受力。当叶轮转动到一定角度时，吊带B将会崩紧受力，而此时叶轮还未转动至正Y字形。如图5所示。此时使主吊车按箭头方向缓缓转杆，并配合着缓缓起钩，使叶轮继续转动。
位于轮毂吊点卸扣与叶片根部绳圈中间位置，且吊带A与吊带B全部崩紧受力。
3.3 叶轮拆卸及吊装
主吊车慢慢向上，当载重量接近叶轮总重时，保持吊车位置，工作人员进入轮毂内使用液压扳手拆卸叶轮与发电机连接螺栓组的螺母、垫圈并将其螺母、垫圈保存好后工作人员撤回发电机内。拆卸叶轮与发电机连接螺栓组时先全部打松螺母、垫圈，再按照十字对角方式拆卸，防止在拆卸最后几颗螺栓时出现螺栓卡滞造成损坏。
拆卸人员指挥吊车水平提升叶轮退出发电机转子，在吊车提升叶轮退出发电机过程中地面拉三个叶片揽风绳索人员密切关注叶轮在空中的平稳情况以便采取相应的措施，防止叶轮与发电机脱离后在空中失控出现叶片与塔筒碰撞等事故。
下降过程需通过增加一台汽车吊车将叶轮缓慢安全落至叶轮装配架上并用螺栓组连接固定。
3.4 断叶片拆除及更换
断叶片的拆除及更换时，将临时制作支撑装置（图7）至于断叶下方，支撑断叶重量，通过调整支撑装置，同时配合汽车吊来调整断叶与叶轮的高度以及左右位置，保证断叶在拆除过程中，不会因受力不均而晃动。拆卸时，汽车吊起稳定更换叶片作用。待新叶片更换完毕后进行叶轮的整体回装等工作。
4 受力分析及校核计算
4.1 吊车负荷计算
XE82-2000型机组叶轮参数见表
在实际南山风电场检修时，采用的是SCC5000WE500t履带起重机一辆，70T汽车起重机一辆。主吊最大主臂90m加固定副臂12m，最大作业半径18m，最大吊装重量108t。叶轮最重42t，吊钩重0.3t，吊带重量取0.3t，则吊装最大重量为42.6t，动载系数取1.1。
吊车负荷率
故：吊车满足要求。
4.2 吊带安全校核
本次检修过程中，总吊装重量为42.6t，主吊带B（35T*3.5m）为厂家提供专用吊具，吊带A（30T*11m）为双眼宽吊带。
吊带B受力：F=1.1×42.6÷2÷cosθ≈23.869t＜35t
吊带A受力：F=1.1×42.6÷2÷cosθ≈23.869t＜30t
满足吊装要求。
5 经济效益分析
采用该种吊装方法减少了断叶片专用工具制作，采用的临时吊带A为常规起重吊带，通用，便宜。减少了因制作平衡专用工具而增加的时间。同时在叶轮吊耳处，通过吊环来调整吊带A与吊带B的长度相等。避免了因叶轮退出发电机时重心偏移而旋转，造成整个叶轮大幅度摆动与塔筒等碰撞，保证了拆卸过程中叶轮退出发电机时的安全性。在叶轮下放水平后，断叶更换时，利用制作的支撑装置配合汽车吊来调整断叶高度和左右位置，减少了断叶更换调整时间，让整个更换过程更快速，方便，不需要考虑单独利用吊车而带来的风险因素。
6 结束语
风力发电具有既能保证能源的有序利用，又能减缓因使用化石能源产生全球气候变化，更能有效的保护全球的环境资源。随着风电的大力推行，风电机组的检修和日常维护必然会成为风力发电中必不可少的环节，也会成为是一个比较复杂的问题。这里以南山风电场11号风机为实例，提出了断叶更换方法，特别是因叶片折断造成叶轮整体重心的偏移后如何去调整叶轮重心。并通过临时支撑装置来调整断叶的高度、左右位置保证断叶更换的快速性，安全性。当然这也对于相同机型叶片的更换会有一定的适用性。这能有助于在在今后相同机型的叶片更换的检修工作中减少无用功，更快的完成检修任务，缩短检修工期，保证机组更快的投入运行。
作者简介
唐劲 本科，助理工程师，毕业于东北电力大学能源与动力学院核工程与核技术专业，现任中国电建集团重庆工程有限公司热机公司助理工程师，主要从事现场技术管理工作。
张兵 专科，工程师，毕业于重庆电力高等学校，现任中国电建集团重庆工程有限公司黑山项目部副经理，长期从事现场技术管理工作。
参考文献：温子明，关于风力发电机组优化检修探讨.中国论文网
论文作者:唐劲
论文发表刊物:《中国电业》2019年15期
论文发表时间:2019/11/20
标签：叶轮论文; 叶片论文; 吊带论文; 风机论文; 吊车论文; 轮毂论文; 机组论文; 《中国电业》2019年15期论文;