摘要：根据国家《新能源产业振兴规划》来分析判断，风机向着更高更大方向发展的趋势愈加明显，而风机单叶片吊装方案解决了受诸多不利条件下组装整体风轮时空间受限的问题，单叶片吊具成为风电机组吊装的关键。本文重点针对风电项目水平式单叶片吊具的性能进行分析，为水平式单叶片水平吊具吊装提供技术指导。
关键词：大型起重机；水平式吊具；全方位可调式吊具
1 引言
在风电机组单位成本发电量最高导向的指引下，单机功率增大和单位千瓦扫风面积增大都是不可逆的趋势。由此带来风轮直径越来越大、轮毂中心越来越高，而受起吊高度与负荷、场地、起吊窗口等条件的限制，单叶片吊装相对于传统吊装方式的优点逐渐显现。
2单叶片吊装优势
单叶片吊装方案对于不同单机容量的机组，可以节约20%-40%的吊装平台面积，大幅度降低减少征地平场等费用。迎风面积减少，风载荷对吊装的影响降低，原有吊装安全临界风速从8m/s提升至12m/s，增加了吊装窗口期；采用单叶片吊装可以减少1000吨级以上大型吊车的台班数，降低风电施工机械成本。
3单叶片吊具性能分析
与传统吊装一样，单叶片吊装也需要安装设备与风电主机之间相互进行精准配合。而对于安装设备而言，主要需要的就是专用吊具。目前，国内单叶片吊装应用较为成熟的主要有两种吊具，水平式吊具和全方位可调式吊具。
3.1水平式吊具
3.1.1适用范围
因风电机组叶片360°均布设计，叶片使用该吊具进行单独吊装时，必须配合轮毂的转动以调整叶片安装位置。对于双馈机组，可采用一套大扭矩盘闸装置，通过变速箱降速增力调轮毂角度，实现叶片的水平吊装。直驱机组无法采用此方式。采用水平式吊具的单叶片吊装方法仅适用于双馈机组。
3.1.2结构特点
水平式吊具主要利用一种结构简单、固定安全可靠、方便运输的平衡梁，吊梁有箱型梁结构和T型梁结构两种，平衡梁由3段组成，吊具重量1吨，吊链高度（距吊具横梁中心约5米），长度约6-10米，根据叶片的长度及叶片重心位置增减平衡梁数量和增加配重来保持平衡梁平衡。
目前Vestas的单叶片吊具应用较为成熟，吊装时，通过吊链或钢丝绳吊住T型梁的吊点，单叶片的T型吊梁的下部一侧为吊带，另一侧为专用吊鞍小车。通过外接电源使风机偏航、盘车，利用外部液压变桨泵使轮毂处于合适方向以便装上叶片。
吊梁一般为箱式梁结构，吊梁下部吊点为由自动弹簧卡销与连接在吊梁下面的两块下部吊板组装而成的可开闭式挂钩结构。吊梁由三段梁组成，各段梁之间通过法兰盘和螺栓连接。下部吊点中的自动弹簧卡销由卡销、拉销套筒、弹簧及拉环组成；卡销由一根轴和设置在轴上的两块挡板组成；拉销套筒的底部设有插孔，下部吊点中的两块下部吊板上也均设置有插孔，拉销套筒的顶端环面与其中一块下部吊板外侧焊接，且上述的三个插孔同轴设置，卡销的轴插入插孔内，卡销的两块挡板分别与拉销套筒的底部外侧、与拉销套筒焊接的下部吊板的外侧卡合；弹簧套装在两块挡板之间的轴上并置于拉销套筒内；拉环设置在与拉销套筒的底部外侧卡合的挡板上。下部吊板均设置有下部吊板侧筋。上部吊点包括上部吊板，上部吊板上设置有吊孔环，上部吊板两侧面与吊梁之间设置有多个吊板加强筋。整个吊梁的两端部分别设置有端部盖板。
3.2全方位可调式吊具
3.2.1适用范围
全方位可调式吊具的优点是，不需要对主机进行任何改装，通过夹紧机构和压紧板保证叶片的夹持与有效接触面积，精确控制，使吊具与叶片构成一体框架，在空中调整叶片角度，保证叶片的精确对位，从而实现风电机组叶片在任意角度位置进行安装，克服了水平式吊具需要盘车旋转轮毂，调整叶片安装角度的缺陷。
3.2.2结构特点
全方位可调式吊具由动力箱体、吊架、C 型框架、动臂、配重、压紧板、穿销机构、夹紧机构、缆风绳支架等组成。动力箱体包含发动机、液电系统和旋转机构，利用旋转机构调节叶片绕水平纵轴角度，可实现叶片任意角度安装。
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3.3两种吊具性能对比
3.3.1全方位可调式吊具
带有夹持系统的全方位可调式吊具其复杂的操作系统导致通用性较差，在实际吊装过程中要有可靠地防止叶片滑坠的安全措施。
3.3.2水平式吊具
采用水平式吊梁吊装风电机组的单叶片，带来的有益效果是：
吊梁使用箱式梁结构，安全稳固；吊梁下部吊点为由自动弹簧卡销与连接在吊梁下面的两块下部吊板组装而成的可开闭式挂钩结构，当吊装完后，可通过拉绳拽拉自动弹簧卡销来实现高空摘除吊带。
当弹簧卡销自由状态时，卡销被顶住，卡销位于两块下部吊板之间，能够承受往下的拉力；当拉动拉环时，可以方便地进行吊带的装拆。
4单叶片水平式吊具吊装技术
4.1施工工序
4.1.1施工准备：物资清点、辅吊准备、叶片倒运
4.1.2主吊准备：单叶片水平式吊具系统准备、风机盘车、偏航、变桨系统准备
4.1.3安装叶片：叶片吊装前的准备（翻身+螺栓+0 度位置标记等）
使用单叶片吊装专用吊具起吊第一支叶片，螺栓入位后进行安装
盘车120度后，吊装第二支叶片，并使其螺栓入位后进行安装
盘车120度后，吊装第三支叶片，并使其螺栓入位后进行安装。
4.1.4变桨系统及辅助工装拆除：偏航、盘车、变桨系统临时电缆、设备拆除。
4.2施工关键点
4.2.1主吊选择：根据吊具和叶片的重量选择符合要求的主吊。单叶片水平式T型梁吊具，需要在叶片根部拆掉吊带后，吊鞍小车需要在司索人员指挥下吊车缓慢从叶尖处移除吊架。作业半径要考虑2-3倍的裕量。
4.2.2 起吊过程中必须保证下发指令清晰，偏航机舱或盘动轮毂必须事先获得起重机操作员的同意。
4.2.3单叶片吊装过程中需要给机舱内盘车、变桨电机、偏航等系统提供动力电源，动力电源需要风场在进行单叶片吊装前提前筹备柴油发电机，一个工作面至少需要一套柴油发电机，4.3安全管理要点
4.3.1 运行环境检查
（1）关注天气预报。作业项目定制当地天气预报信息，及时跟踪关注天气变化。风速过大或当地瞬时阵风频现时，暂停吊装作业。
（2）查看吊车运行区间有无电力线路（特别是高压线路），检查周边建筑物，临时设施等有无防碍吊车正常运行，起重臂、平衡物等部位是否会与之发生碰撞。
（3）认真检查吊车站车位置的地基状况。必须夯实平整，丈量站车位置时做好位置标记，确保位置准确。地面承载能力要经过检测验证。
4.3.2 机械设备使用安全注意事项
（1）确保大型起重机械合格。起重机械进场前要履行相应的进场检查检验手续，检查机械的合格证件和检验报告。大型履带起重机械安拆作业文件必须经过编审批。
（2）做好应急预案。要充分的分析和评估大型机械施工现场及周边环境可能存在的危险因素，建立“突发雷雨、瞬时阵风”等恶劣天气的应急预案。
（3）参加吊装的人员必须具有国家质量技术监督局颁发的Q1（起重机械安拆）、Q2（起重机械电气）、Q3（起重）证件。
（4）单机吊装负荷大于90%时，应办理施工作业票。
（5）起重作业时，一切作业行为必须由起重指挥进行指挥，经过测试的性能良好的对讲机配备至起重总指挥、起重工、吊车司机、安全监督人员等。任何人有权及时命令停止可能造成意外的危险吊装作业。
（6）其它应注意的安全事项。
5结束语
单叶片吊装需要特殊的工装及安全设计，本文通过对两种单叶片吊具的适用范围和结构特点进行分析，为单叶片水平吊具吊装提供技术指导。
论文作者:孙斌1,耿朝霞2,王志友3
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：叶片论文; 吊具论文; 水平论文; 调式论文; 作业论文; 机组论文; 套筒论文; 《电力设备》2019年第16期论文;