VAON变频器在风力发电机组上的应用
聂军
[摘 要]由于自然资源的限制和对环境的保护，人类已经把目光投向风力发电领域，把风能作为新型能源。风力发电机的吊装工作是非常重要的施工内容，文章重点就先进工装在风力发电机上的应用展开分析和探讨，希望可以提高风力发电机的安装质量，为风力发电机的正常运行提高保障。
[关键词]风力发电机；吊装作业；施工
中图分类号：TQ112 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0074-02
1 工程概况
大唐卫东马棚山风电场工程场区位于卫东区北部，与郏县、宝丰县交界，风电场距平顶山市市区约10km，共安装15台单机容量为2.0MW的风力发电机，总装机容量30MW。场内山体植被覆盖较少，以荒山为主，场区临近G36国道，S88、S231、S329省道，交通便利。
卫东马棚山风电场拟安装单机容量2.0MW风电机组15台，其中华创直驱CCWT2000/103.D机型13台、许继WT2000/110机型2台，总装机规模30MW。
吊装机械拟采用1台ZSTL15800輪胎塔式起重机做为主吊机械，配置选用内外套节高40.9m，副臂45m，最大起升高度90m，15m内额定起重量80t。另选2台70t汽车吊做为辅助机械，在施工高峰期时再增加1台100t级辅助吊车。
沈阳华创风能有限公司型号直驱CCWT2000/103.D风力发电机组，分塔筒4节、机舱一个、发电机一个，轮毂及叶片组合件共7大件分7次吊装，其中底塔筒和发电机为两个最重件，底塔筒起吊重量约为65.95t，主吊控制在15m作业半径内，起吊塔筒负荷率83.7%；发电机起吊重量为69.5t，主吊控制在15m作业半径内，起吊发电机最大负荷率为86.8%。
2 先进工装在风力发电机上的应用
2.1 风机吊装施工方案
华创直驱CCWT2000/103.D机型风机吊装：由1台ZSTL15800轮胎塔式起重机及1台70t汽车吊进行四节塔筒、机舱、发电机、桨叶组合及吊装。
2.2 施工工艺流程
安装底部平台及各种电器柜--安装第一节塔筒——安装第二节塔筒----安装第三节塔筒----安装第四节塔筒----安装机舱----安装发电机——组合风轮----安装桨叶组合体----电气接线----调试
2.3 施工方法及要求
2.3.1 底部平台安装
清除基础环内的杂物及积水。施工人员将底部平台吊至基础环内，调整平台方向和塔筒门方向相对应，塔筒门的位置还应和基础环内塔筒门位置的标记相对应。检查平台的水平，可通过垫垫片调整平台的水平。接着将塔底配电柜、塔底控制柜及变频器等柜体安装到平台相应的位置上，拧紧连接螺母，工作完成。
2.3.2 塔筒安装
（1）底段塔筒吊装
（2）把底段塔筒与基础环连接用的螺栓、螺母、垫片放进基础环里，同时将安装工具放在基础环内；用二硫化钼润滑所有螺栓的螺纹，把每个螺栓上都穿好1个垫片，要注意垫片的正确方向（有字的面背对法兰）；在螺栓上用毛刷均匀涂抹二硫化钼到整个螺纹，以下螺栓润滑相同。
（3）在基础环的法兰面上，螺栓连接孔的外侧到边缘区域，涂上密封胶（见下图1）。
（4）底段塔筒重为65.95t，长17.94m。在ZSTL15800轮胎塔式起重机吊钩上挂两根3.5m专用钢丝绳分别拴在上塔筒的两个专用吊具上，用70t汽车吊吊底节法兰的上部12点位置的1点，在塔筒底面法兰固定2条溜绳，由两台吊车配合将塔筒直立，ZSTL15800轮胎塔式起重机控制半径15m之内，额定负荷80t，负荷率84.9%（吊索具约重2吨）。ZSTL15800轮胎塔式起重机和70t汽车吊同时缓缓起钩，待塔筒离开地面约1m时停止，施工人员对塔筒下表面进行清理。清理完毕后，两车配合起钩，直至将塔筒抬吊至竖直状态，此时塔筒全部重量全部由ZSTL15800轮胎塔式起重机承担，70t汽车吊回钩，拆去吊索具；
（5）ZSTL15800轮胎塔式起重机将塔筒缓缓下降至塔筒下法兰距离基础环法兰约5cm左右的位置，再次检查塔筒门与底部平台的相对位置，用一条塔筒连接螺栓从上往下穿，使塔架上的螺栓孔与底座上的螺栓孔对齐，在法兰不同的三个方向用同样的方法分别穿一条螺栓。指挥吊车缓慢回钩，见塔筒下法兰快接近基础环法兰时停止回钩，然后将全部连接螺栓从下往上穿过法兰，装上垫片和螺母并用手拧紧。指挥吊车回钩将塔筒放到基础环上，直到两法兰之间无缝隙。此时吊车回钩使吊车负荷率减少到3t左右。
（6）施工人员按照十字对称法的要求（每个对角紧固5个螺栓）用电动扳手（力矩大约1000Nm）将所有螺母拧紧后，ZSTL15800轮胎塔式起重机摘钩。
（7）施工人员用液压扳手按照十字对称法对螺栓进行初紧，紧固力矩为2200Nm；力矩紧固分两步：第一步打到1500Nm，先紧固四个对角，每个点不低于5颗，然后依次按“米”字型分布，第二步打到额定力矩，方法同上。对已打过力矩的螺栓做上标记。
（8）二、三、四段塔筒吊装
二、三、四段塔筒吊装方法同底段塔筒吊装方法。ZSTL15800轮胎塔式起重机在二段起吊时负荷率57.6%，三段起吊时负荷率44.4%，四段起吊时负荷率44.4%。（注：塔筒终紧力矩见附表）二、三、四段塔筒密封胶的涂抹与底段塔筒相同；二、三、四段塔筒连接螺栓紧固方法及力矩与底段塔筒相同。
2.3.3 机舱安装
（1）在机舱顶部绑好稳定机舱用的2根拉绳，挂好机舱专用吊具，把机舱及机舱运输底架一起试吊，调整机舱吊具铁链的长度使机舱运输底架下表面处于水平位置。机舱重28t，起吊重量29t，主吊起吊作业半径控制在15m作业半径内，主吊吊车负荷率34.1%。
（2）卸掉运输底架，清理干净机舱底部螺栓孔内的沙土，旋入导向杆，开始起吊机舱。
（3）起吊機舱至顶塔筒法兰上方，使二者位置大致对正。
（4）利用导向杆定把机舱与顶塔筒上法兰就位，把机舱慢慢放到顶塔筒上法兰的上表面，用主吊车调整机舱底部螺栓孔与顶塔筒上法兰螺栓孔的同心度。把90根双头螺柱全部拧入后用电动扳手完成快速力矩。
（5）施工人员用液压扳手按照十字对称法对螺栓进行初紧，紧固力矩为2200Nm；力矩紧固分两步：第一步打到1500Nm，先紧固四个对角，每个点不低于5颗，然后依次按“米”字型分布，第二步打到额定力矩，方法同上。对已打过力矩的螺栓做上标记。
（6）机舱安装完成。
2.3.4 直驱发电机的吊装
（1）使用发电机专用吊具将发电机吊装耳分别绑定，在吊起发电机之前，手拉葫芦需要安装在主吊钩处备用。
（2）按照发电机吊装图将各吊带卸扣安装在吊具上相应位置；并将辅助吊带的一端安装在图纸孔位置，另一端挂在辅吊钩上。发电机与吊具的连接螺柱用力矩扳手预紧至1500N.m，起吊前检查各连接点是否牢固。
（3）主吊钩与辅吊同时起吊，待发电离地3米左右时，主吊钩暂停动作，副吊钩继续上升，直至将发电机和吊具翻转至自然垂吊状态。
（4）发电机完成翻转后，测量发电机与机舱的结合面垂直倾角是否为5°，并将连接螺栓依次拧入发电机上的螺纹孔。然后将发电机调至机舱高度位置，使发电机与机舱靠近并对接。
（5）发电机与机舱连接的螺杆露出长度为220mm，与轮毂连接的螺杆露出长度为215mm。按照十字对称法打力矩三次。第一次1000N.m，第二次1500N.m，第三次2200N.m，最后复检一次2200N.m。
（6）连接发电机与机舱密封条。
2.3.5 风轮安装
（1）使用2根30t×17米长的吊带兜住两片叶片的根部，如下图2所示。
（2）在起吊前，叶片要变桨，桨叶的叶刃全部朝上。使用2根长约200米的溜绳系在拴有叶片尾部护套上。
（3）ZSTL15800轮胎塔式起重机就位控制在15m半径之内，额定起重量80t，实际起重量51.5t，负荷率约为64.4%。
（4）吊装叶轮，主吊机械的吊点为两根吊带的汇合处（在吊带和叶片接触处撒放松香粉增加摩擦力），辅助机械吊点在垂直向下的叶片接近尾部15m处，由一根吊带和叶片护板组成。两台吊车配合将风轮抬吊竖起后辅助机械摘钩，并拆除叶片上面的吊具，其中辅吊G1=4t，主吊G2=47t，主吊负荷率59.4%。剩余的工作由主吊机械独立完成用，主吊机械起钩。抬吊时在吊车负荷为50t时拆除轮毂底座，吊车起吊到1.5m时清理法兰并拧上双头螺栓（M36╳450用二硫化钼润滑），将轮毂吊到与机舱同样的高度，慢慢向机舱移动。检查两个法兰面上的12点螺栓孔是否对正，如没对正，通过人力拽揽风绳让叶轮慢慢转动，当两个法兰面上12点螺栓孔在一条竖直线上时，主吊车向前走车并落钩，当两法兰面上的12点螺栓孔重合时，上12点螺栓孔上的高强螺栓。通过主吊车微调其余的螺栓孔，当其余螺栓孔也全部对正时，把两个法兰面上的其余螺栓全部拧上。并按照要求对全部螺栓进行紧固。
（5）当轮毂法兰面与发电机转子法兰面上的86根螺栓全部预紧完毕，把叶轮上的主吊具摘除。然后通过机舱内的液压站，把发电机转子的固定销松开，把液压刹车钳松开，通过地面人员拽揽风绳，让叶轮转动，把叶尖护套及缆风绳取下。
（6）螺栓紧固力矩为4200N.m，按照十字对称法打力矩三次。第一次电动扳手打到1100N.m，第二次采用液压扳手打到2800N.m，第三次4200N.m，最后复检一次。
（7）吊装完毕后，风轮处于自由状态。
3 结语
希望通过本文的分析，能够提高风力发电机吊装工作质量，促进风力发电机项目的建设和发展，更好的实现能源的有效利用。
参考文献
[1] 卓豪海.浅析大型风力发电机组吊装方案设计改进[J].科技与企业，2013，15：307.
[2] 吊装最大的风力发电机[J].高科技与产业化，2012，03：16.
