CN106677995A - 外海风机分体安装的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外海风机分体安装的施工方法，采用自升式风电安装船和与之配合的大型运输船，该自升式风电安装船上设置全回转主吊机和辅助吊机；所述施工方法包括风机设备的预组装工序、基础段内零部件的安装工序、塔筒吊装工序、机舱吊装工序、发电机吊装工序、叶轮拼装工序和叶轮吊装工序。进行所述风机设备的预组装工序时，利用预组装场地上的吊机进行底段塔筒的装配步骤、机舱顶部气象站系统的装配步骤、发电机顶部通风管道的安装步骤、轮毂整流罩的安装步骤和塔筒翻身步骤。本发明的施工方法通过合理设置流程，使每道工序衔接合理，成功解决了施工海域受冬季季风期异常大风气象条件、开阔海域的涌浪影响较大工况下的风机安装问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种外海风机分体安装的施工方法。
背景技术
海上风力发电机的优势在于具有较高的风速，对环境的负面影响较小，风电机组距离海岸较远，视觉干扰很小，允许机组制造更为大型化，从而可以增加单位面积的总装机量，机组噪音排放的控制问题也不突出，因此依靠风力发电增加能源供应的方式逐渐受到世界各国的青睐。海上风电场建设中风机安装一般采用两种不同的工艺：风机分体安装及风机整体安装。风机分体安装与整体安装比较在工期、成本上更显优势：
(1)工期：单台风机分体安装需要有效工作日5天，整体安装需要有效工作日10天；
风机分体安装不受涌浪影响，塔筒、机舱、发电机吊装风速要求不超过12m/s，叶轮吊装风速要求不超过8m/s。
风机整体运输、安装受涌浪影响较大，整机运输、安装风速要求不超过10m/s，波浪条件要求：波周期5s、波高1.3m。
(2)成本：单台风机分体安装只需要投入风机安装平台支腿船一艘、风机组件运输驳船一艘，200t履带吊一台。
整体安装需要投入2400t起重船一艘、200t起重船一艘、风机整体拼装运输半潜驳一艘。同时需要临时改造建立风机整体拼装基地及出运码头，并进行风机整体安装用兼有软着陆及定位功能吊装体系(上部吊架系统、吊索和平衡梁系统、下部就位系统、液压导向、缓冲、对中和精确定位系统、中央控制系统)、风机海上整体安装的缓冲装置设计及加工，同时若风机整机偏心较大需要采取全配重无偏心方案，配重材料采用铅块，且需要解决铅块装卸的船机设备问题，因此整体安装施工成本投入偏大，经济性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种外海风机分体安装的施工方法，成功解决了施工海域受冬季季风期异常大风气象条件、开阔海域的涌浪影响较大工况下的风机安装问题。
本发明的目的是这样实现的：一种外海风机分体安装的施工方法，采用自升式风电安装船和与之配合的大型运输船，该自升式风电安装船上设置全回转主吊机和辅助吊机；所述施工方法包括风机设备的预组装工序、基础段内零部件的安装工序、塔筒吊装工序、机舱吊装工序、发电机吊装工序、叶轮拼装工序和叶轮吊装工序，其中，
进行所述风机设备的预组装工序时，利用预组装场地上的吊机进行底段塔筒的装配步骤、机舱顶部气象站系统的装配步骤、发电机顶部通风管道的安装步骤、轮毂整流罩的安装步骤和塔筒翻身步骤；其中，进行所述塔筒翻身步骤时，先依次将二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒进行翻身竖立，然后吊至自升式风电安装船的甲板上的专用运输底座上，采用竖直方式进行运输；
进行所述基础段内零部件的安装工序时，先分别起吊主、辅助变压器到基础段内对应位置，接着按照基础段总成图纸安装零部件；
进行所述塔筒吊装工序时，依次起吊底段塔筒、二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒；起吊前，先在每段塔筒的下法兰沿水平方向系两根缆风绳，并在基础环法兰表面外的倒角处涂抹一圈密封胶，要求距基础环法兰外边往内≤5mm，所涂密封胶的胶体宽度≤5mm；
起吊底段塔筒时，按照以下步骤进行：
1)将主吊机的吊具安装至底段塔筒的顶面法兰上，即将吊具的四个吊耳沿底段塔筒的顶面法兰上均布布置；
2)拆除用于固定底段塔筒的地锚；
3)利用自升式风电安装船上的主吊机提升底段塔筒至基础环法兰上方一定高度时，将底段塔筒缓慢下落，并用所述缆风绳配合调整底段塔筒的位置，快接近基础环时拆掉缆风绳，根据基础环上塔筒门的标记线缓缓旋转确定好塔筒门的位置，然后控制主吊机缓缓下降，将底段塔筒吊至基础环法兰上；
4)快速安装存放于基础段内的148组连接螺栓组，先用电动扳手预紧一遍，按顺序预拧紧底段塔筒的内圈螺栓，再预拧紧外圈螺栓；
5)先放松主吊机的吊钩，接着按六个一组十字对称的方式安装M56螺栓液压拉伸器，依次按70％轴力和100％轴力紧固连接螺栓组，液压拉伸器按顺序四点拉伸底段塔筒的内圈螺栓，底段塔筒的螺栓预拧紧后，拆去主吊机的吊具；
6)重复以上步骤1)～5)将二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒依次吊装于前一段塔筒的法兰上，并分别完成每段塔筒的螺栓的预紧和拧紧；
进行所述机舱吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)安装机舱吊具；
2)安装主电缆悬架；
3)安装偏航轴承与塔筒连接螺栓；
4)安装塔筒与机舱的连接爬梯；
5)吊装机舱，先提升机舱至顶段塔筒的顶部，与顶段塔筒的法兰进行对接，接着完成顶段塔筒与机舱连接螺栓的预紧，按《XE128-5000风机主要连接螺栓组紧固轴力表》分两次以十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓；
进行所述发电机吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)先依次打开发电机与轮毂装配端面上的螺纹孔的保护盖，再将112根双头螺柱手动旋入螺纹孔，保证螺柱露头长度一致；
2)先打开发电机与机舱装配端面上的螺纹孔的保护盖，再将108根双头螺柱手动旋入螺纹孔，保证螺柱露头长度一致；
3)先组装发电机吊具并与发电机相连接，再将角度尺置于发电机-机舱侧法兰面上，测量并调整发电机的安装倾角，该角度值要求为84°；
4)先缓慢起吊发电机至吊装高度，完成发电机与机舱的对接，待所有发电机上的双头螺柱进入机舱的对接孔后，快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈，最后由工作人员用卡箍将发电机外的通风管与机舱外的通风软管连接起来；
进行所述叶轮组装工序时，按照以下步骤进行：
1)先在自升式风电安装船的甲板上摆放好叶轮组装工装，并与甲板之间焊接牢固，接着起吊轮毂到叶轮组装工装上并用连接螺栓组固定；
2)在轮毂的三个叶片法兰的边缘处均涂抹一圈密封胶，要求距叶片法兰的外边往内≤5mm，所涂密封胶的胶体宽度≤5mm；
3)给轮毂供电，使变桨轴承的内齿圈上的“S”点到时钟“6”点位置，在叶片法兰的端面上引出变桨轴承S点区域标记线；
4)采用两根吊带抬吊第一支叶片至指定位置，使叶片沿水平方向缓缓地靠近轮毂待装配的叶片法兰；
5)当叶片螺栓头接近轮毂的叶片法兰端面时，通过调整变桨轴承及叶片法兰使其“S”区域的螺孔与叶片上前缘的“0”刻度线左右两侧螺栓对正，继续使变桨轴承小范围正反向来回转，直至所有的叶片螺栓头部均进入叶片法兰的导孔；
6)通过主吊机使叶片沿水平方向缓慢推进直至叶片的端面与轮毂的叶片法兰的端面完全贴合，位于轮毂内部的工作人员快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈；
7)调整好液压扳手，按叶片使用说明书中规定预紧所有的叶片螺栓组；
8)按照离风机由近至远的方式组装三支叶片；
进行叶轮吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)先在两支叶片的叶根安装好吊具，并安装好每支叶片的护套和护板，再拆除轮毂与叶轮组装工装的连接螺栓组；
2)吊装前在吊点两侧的两支叶片的边缘保护器上各挂上一条150～200米长的尼龙绳作为缆风绳；
3)先将叶轮翻身90°，再缓慢提升叶轮到安装高度后，通过吊机和机舱作业人员的配合将叶轮安装到发电机对应的法兰上，地面作业人员通过左右缆风绳配合控制叶轮的摆动和移位；
4)待所有发电机螺栓完全进入叶轮对接孔后，快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈；先从连接端面顶部螺柱开始用电动扳手快速以十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓；待电动扳手预紧完所有螺栓组后，紧接着用液压拉伸器紧按《XE128-5000风机主要连接螺栓组紧固力》分三次按十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓；
5)待有2/3数量的螺栓组紧固到100％预紧力后主吊机可摘吊钩，工作人员出机舱至叶轮顶部，解除叶轮吊具后安全撤回机舱；
6)主要部件间的连接螺栓组的预紧按照风机安装手册要求的施工紧固轴力分三次拉伸预紧到位。
上述的外海风机分体安装的施工方法，其中，进行所述机舱顶部气象站系统的装配步骤时，先现场组装气象站及通风管总成，再起吊机舱气象站和通风管总成至机舱顶部并完成与机舱的装配，所有装配面均需要涂覆密封胶.
上述的外海风机分体安装的施工方法，其中，进行所述发电机顶部通风管道的安装步骤时，先按图纸现场组装通风管组件，再打开发电机上轮毂连接端面上的两组冷却管口的密封盖板，用一根柔性绳索系住通风管一端，用吊车起吊通风管到发电机的上端面，由工作人员登上发电机将通风管与发电机连接，为防止沙尘、杂物进入发电机内，所述密封盖板仅在安装冷却管前五分钟方可打开。
上述的外海风机分体安装的施工方法，其中，进行所述塔筒翻身步骤时，过程如下：
1)先在两个卸扣上分别连接一根吊带，并在另外四个卸扣上两两一对地分别连接一根钢丝绳，再将每根钢丝绳分别挂在一个滑车上，并在每个滑车上的钩子上分别连接一根吊带，然后分别使用工艺螺栓将两个直接连接吊带的卸扣安装在每段塔筒的下端法兰上，并完成螺栓预紧分别使用工艺螺栓将四个连接钢丝绳的卸扣均布安装在每段塔筒的上端法兰上，并完成螺栓预紧；
2)将位于每段塔筒的上端法兰的两根吊带连接在自升式风电安装船的主吊机上，位于每段塔筒的下端法兰的两根吊带连接在自升式风电安装船的辅助吊机上，通过主吊机和辅助吊机的配合将每段塔筒竖立。
上述的外海风机分体安装的施工方法，其中，进行所述塔筒吊装工序时，在每段塔筒对接完成后及时连接接地线并及时接通每段塔筒内的照明系统。
上述的外海风机分体安装的施工方法，其中，进行所述机舱吊装工序的步骤3)时，如手动拧紧螺柱困难，可在螺栓另一端安装上两只M36工艺螺母并用55mm开口扳手拧紧外侧螺母使螺栓旋入安装孔内。
上述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述发电机吊装工序时，发电机与机舱对接前，每段塔筒、机舱之间所有连接螺栓组必须100％达到要求的螺栓预紧力，发电机起吊风速≤10m/s，在起吊前30min方可拆除发电机的防雨外包装。
上述的外海风机分体安装的施工方法，其中，进行所述叶轮组装工序时，所述叶轮组装工装包括一底面与所述甲板焊接的圆柱形筒体和四条支腿，该筒体的上端面上设有多个与所述轮毂的叶片法兰上的螺纹孔对应的安装孔，所述四条支腿焊接在筒体的外表面与甲板之间，该四条支腿以相邻的两条支腿之间以120°、60°、60°、120°的夹角布置。
上述的外海风机分体安装的施工方法，其中，进行所述叶轮组装工序时，采用自升式风电安装船的主吊机吊装叶尖，辅助吊机吊装叶根；叶片拼装过程中，叶尖先进来，其余按照方案要求顺序进行拼装，叶轮起吊时采用自升式风电安装船上的辅助吊机进行溜尾。
本发明的外海风机分体安装的施工方法，采用风机安装平台支腿船进行风机分体安装的施工，通过合理设置流程，使每道工序衔接合理，并且通过风机的叶片-轮毂组装工装的研制，成功解决了施工海域受冬季季风期异常大风气象条件、开阔海域的涌浪影响较大工况下的风机安装问题，本发明的施工方法还能适应不同类型的风机安装。
附图说明
图1是外海风机的结构示意图；
图2是外海风机的塔筒总成的结构示意图；
图3是本发明的外海风机分体安装的施工方法的流程图；
图4是本发明的外海风机分体安装的施工方法中进行塔筒吊装工序时，预拧紧基础段内的148组连接螺栓组的顺序图；
图5是本发明的外海风机分体安装的施工方法中进行塔筒吊装工序时，拧紧基础段内的148组连接螺栓组的顺序图；
图6a是本发明的外海风机分体安装的施工方法中进行叶轮组装工序时采用的叶轮组装工装的立面图；
图6b是图6a的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
先请参阅图1和图2，本发明的施工方法所组装的外海风机包括基础承台1、电气总成2、海缆支架3、塔筒总成4、机舱总成5、发电机总成6、轮毂总成7和叶片总成8；塔筒总成4包括基础段总成40、底段塔筒41、二段塔筒42、三段塔筒43和顶段塔筒44。
本发明的施工方法采用自升式风电安装船及与之配合的大型运输船，该自升式风电安装船上拥有1000t全回转主吊机和360t辅助吊机配合施工。
再请参阅图3至图5，本发明的外海风机分体安装的施工方法包括风机设备的预组装工序、基础段内零部件的安装工序、塔筒吊装工序、机舱吊装工序、发电机吊装工序、叶轮拼装工序和叶轮吊装工序。
进行风机设备的预组装工序时，利用预组装场地上的吊机进行底段塔筒的装配步骤、机舱顶部气象站系统的装配步骤、发电机顶部通风管道的安装步骤、轮毂整流罩的安装步骤和塔筒翻身步骤；其中，
进行机舱顶部气象站系统的装配步骤时，先现场组装气象站及通风管总成，再起吊机舱气象站和通风管总成至机舱顶部并完成与机舱的装配，所有装配面均需要涂覆密封胶。
进行发电机顶部通风管道的安装步骤时，先按图纸现场组装通风管组件，再打开发电机上轮毂连接端面上的两组冷却管口的密封盖板，用一根柔性绳索系住通风管一端，用吊车起吊通风管到发电机的上端面，由工作人员登上发电机将通风管与发电机连接，为防止沙尘、杂物进入发电机内，密封盖板仅在安装冷却管前五分钟方可打开。
进行轮毂整流罩的安装步骤时，准备好轮毂整流罩物料，参照设计图安装轮毂顶部的导流罩。
进行塔筒翻身步骤时，先将二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒进行翻身竖立，然后吊至自升式风电安装船的甲板上专用运输底座上，采用竖直方式进行运输。塔筒翻身竖立过程如下：
1)先在两个卸扣上分别连接一根吊带，并在另外四个卸扣上两两一对地分别连接一根钢丝绳，再将每根钢丝绳分别挂在一个滑车上，并在每个滑车上的钩子上分别连接一根吊带，然后分别使用工艺螺栓将两个直接连接吊带的卸扣安装在每段塔筒的下端法兰上，并完成螺栓预紧分别使用工艺螺栓将四个连接钢丝绳的卸扣均布安装在每段塔筒的上端法兰上，并完成螺栓预紧；
2)将位于每段塔筒的上端法兰的两根吊带连接在自升式风电安装船的主吊机上，位于每段塔筒的下端法兰的两根吊带连接在自升式风电安装船的辅助吊机上，通过主吊机和辅助吊机的配合将每段塔筒竖立。
进行基础段内零部件的安装工序时，先分别起吊主、辅助变压器到基础段内的对应位置；主、辅助变压器摆放方向与塔筒门及基础段内爬梯的对应位置关系；接着按照基础段总成图纸安装零部件，基础环内变压器等电气设备安装完成后，如因天气原因无法及时安装底段塔筒，应对基础段顶部做好防风、防雨措施，具体措施为：在基础环顶部用防雨布包裹并用张紧器绑扎固定。
进行塔筒吊装工序时，依次起吊底段塔筒、二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒；起吊前，先在每段塔筒的下法兰沿水平方向系两根缆风绳，用以起吊时控制塔筒方向，核对风机塔筒的编号，确保底段塔筒、二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒的编号一致；并在基础环法兰表面外的倒角处涂抹一圈JY768密封胶，要求距基础环法兰的外边往内≤5mm，所涂密封胶的胶体宽度≤5mm；
起吊底段塔筒时，按照以下步骤进行：
1)将主吊机的吊具安装至底段塔筒的顶面法兰上，即将吊具的四个吊耳沿底段塔筒的顶面法兰上均布布置；
2)接着拆除用于固定底段塔筒的地锚；
3)自升式风电安装船上的主吊机提升底段塔筒至基础环法兰上方约1m左右的高度时，将底段塔筒缓慢下落，并用所述缆风绳配合调整底段塔筒的位置，快接近基础环时拆掉缆风绳，根据基础环上塔筒门的标记线缓缓旋转确定好塔筒门的位置，然后控制主吊机缓缓下降，将底段塔筒吊至基础环法兰上；
4)快速安装存放于基础段内的148组连接螺栓组，先用电动扳手预紧一遍，按顺序预拧紧底段塔筒的内圈螺栓(见图4)，在预拧紧过程中用梅花扳手阻止螺栓转动，内圈螺栓预拧紧后再按照上述办法预拧紧底段塔筒的外圈螺栓；
5)预拧紧结束后，放松主吊机的吊钩，接着按六个一组十字对称的方式安装M56螺栓液压拉伸器，依次按70％轴力和100％轴力紧固连接螺栓组，液压拉伸器按顺序四点拉伸塔筒的内圈螺栓(见图5)，在拉伸过程中用相应的梅花扳手阻止螺栓转动，底段塔筒螺栓预拧紧后，拆去主吊机的吊具。
起吊二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒时，重复以上步骤1)～5)步骤将二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒依次吊装于前一段塔筒的法兰上，并分别完成每段塔筒的螺栓的预紧，按每个方向四～八颗螺栓，共四个方向，预紧力不小于设计值的75％后方可拆去主吊机的吊具。在每段塔筒对接完成后及时连接接地线并及时接通每段塔筒内的照明系统。
进行机舱吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)安装机舱吊具，先拆卸机舱与运输架的连接螺栓组，接着将机舱的吊索具组装好，再控制主吊机缓慢提升机舱，使运输架与机舱分离，起吊机舱离地面1m左右停止；
2)安装主电缆悬架，先现场组装主电缆悬架总成，再将主电缆悬架连接至机舱底部；
3)安装偏航轴承与顶段塔筒的连接螺栓，先准备好128根M36×540偏航轴承与顶段塔筒的连接螺柱，接着安装偏航轴承与顶段塔筒的连接螺柱：将128根M36×540偏航轴承与顶段塔筒连接螺柱短丝端手动旋入安装孔，并保证螺柱露头长度一致；如手动拧紧螺柱困难，可在螺栓另一端安装上两只M36工艺螺母并用55mm开口扳手拧紧外侧螺母使螺栓旋入安装孔内；
4)安装塔筒与机舱的连接爬梯，按照风机厂家提供的安装手册要求准备好物料及工具，安装塔筒与机舱的连接爬梯至机舱底部；
5)吊装机舱，必须在顶段塔筒吊装完成后的同一天内完成机舱吊装；先利用自升式风电安装船的主吊机匀速提升机舱至顶段塔筒的顶部，与顶段塔筒的法兰进行对接，接着完成螺栓预紧，按《XE128-5000风机主要连接螺栓组紧固轴力表》分两次以十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓，每紧固一遍轴力后用不同颜色的记号笔做标记。
进行发电机吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)先依次打开发电机与轮毂装配端面上的螺纹孔的保护盖，再将112根双头螺柱(短丝端为旋合端)手动旋入安装孔，保证螺柱露头的长度一致；若有螺柱手动旋入困难，可在露头螺纹端安装两只M42六角螺母，再用扳手拧紧外侧的螺母即可使螺柱旋入螺纹孔；
2)先打开发电机与机舱装配端面上的108组M36螺纹孔的保护盖，再将108根发电机与机舱连接双头螺柱(短丝端为旋合端)手动旋入螺纹孔，保证螺柱露头长度一致；
3)先组装发电机吊具并与发电机相连接，将吊具平衡梁的一端连接到发电机-轮毂侧端面上的M36旋转吊环上，将吊具平衡梁的另一端通过两根5t×1m吊带连接到发电机-机舱装配面上的通风管支架上，再将角度尺置于发电机机舱侧法兰面上，测量并调整发电机安装倾角，该角度值要求为84°；
4)先缓慢起吊发电机至吊装高度，完成发电机与机舱的对接，待发电机上所有的双头螺柱全部进入机舱的对接孔后，快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈，先从连接端面顶部螺柱开始用电动扳手快速以十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓，待电动扳手预紧完所有螺栓组后，紧接着用液压拉伸器紧按《XE128-5000风机主要连接螺栓组紧固力》分三次按十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓，每紧固一遍力用不同颜色的记号笔做标记；螺栓组轴力在完成100％后吊车松钩；最后由工作人员用卡箍将发电机外的通风管与机舱外的通风软管连接起来。
发电机与机舱对接前，每段塔筒、机舱之间所有连接螺栓组必须100％达到要求的螺栓预紧力，发电机起吊风速≤10m/s，即轮毂中心高度处10min平均风速≤10m/s，在起吊前30min方可拆除发电机的防雨外包装。
进行叶轮组装工序时，按照以下步骤进行：
1)先在自升式风电安装船的甲板上摆放好叶轮组装工装，并与甲板之间焊接牢固，接着起吊轮毂到叶轮组装工装上并用连接螺栓组固定，再打开轮毂外包装；叶轮组装工装包括一底面与甲板焊接的圆柱形筒体10和四条支腿11，该筒体10的上端设有顶面法兰12，顶面法兰12上设有多个与轮毂的叶片法兰上的螺纹孔对应的安装孔，四条支腿11焊接在筒体10的外表面与甲板之间，该四条支腿11以相邻的两条支腿之间以120°、60°、60°、120°的夹角布置(见图6a和图6b)；
2)在轮毂的三个叶片法兰的边缘处均涂抹一圈JY768密封胶，要求距叶片法兰的外边往内≤5mm，所涂密封胶的胶体宽度≤5mm；
3)给轮毂供电，使变桨轴承的内齿圈上的“S”点到时钟“6”点位置，在叶片法兰的端面上引出变桨轴承S点区域标记线，即左右侧的螺栓孔标记线；
4)根据叶片铭牌或随机资料上的规定采用两根30t×17m聚酯双眼宽吊带抬吊第一支叶片至指定位置，使叶片沿水平方向缓缓地靠近轮毂待装配的叶片法兰；
5)当叶片螺栓头接近轮毂的叶片法兰端面时，通过调整变桨轴承及叶片法兰使其“S”区域的螺孔与叶片上前缘的“0”刻度线左右两侧螺栓对正，继续使变桨轴承小范围正反向来回转，直至所有的叶片螺栓头部均进入叶片法兰的导孔；
6)通过吊车使叶片沿水平方向缓慢推进直至叶片的端面与轮毂的叶片法兰的端面完全贴合，位于轮毂内部的工作人员快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈；
7)调整好液压扳手，按叶片使用说明书中规定预紧所有的叶片螺栓组，每紧固一遍后用不同颜色的记号笔做标记；
8)按照离风机由近至远的方式组装三支叶片；+
进行叶轮吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)先在离风机最近的两支叶片的叶根处安装好吊具，并安装好每支叶片的护套和护板，再拆除轮毂与叶轮组装工装的连接螺栓组；
2)采用自升式风电安装船的主吊机进行吊装，吊装前在吊点两侧的两个叶片的边缘保护器上各挂上一条150～200米长的尼龙绳作为缆风绳，可以使用自升式风电安装船甲板上的带缆桩或导缆孔将缆风绳固定；
3)先将叶轮翻身90°，再缓慢提升叶轮到安装高度后，通过主吊机和机舱作业人员配合将叶轮安装到发电机上对应的法兰上，地面作业人员通过左右缆风绳配合控制叶轮的摆动和移位；
4)待所有发电机的螺栓完全进入叶轮对接孔后，快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈，先从连接端面顶部螺柱开始用电动扳手快速以十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓；待电动扳手预紧完所有螺栓组后，紧接着用液压拉伸器紧按《XE128-5000风机主要连接螺栓组紧固力》分三次按十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓；
5)待有2/3数量的螺栓组紧固到100％预紧力后主吊机可摘钩，工作人员出机舱至叶轮顶部，解除叶轮上的吊具后安全撤回机舱；
6)主要部件间连接螺栓组的预紧要按照风机安装手册要求的施工紧固轴力分三次拉伸预紧到位。
最后完成其余内附件的安装工作，包括安装主轴承润滑系统、主轴制动器液压管路连接和各种电缆。
本发明的外海风机分体安装的施工方法，采用风机安装平台支腿船进行风机分体安装的施工，通过合理设置流程，使每道工序衔接合理，并且通过风机的叶片-轮毂组装工装的研制，成功解决了施工海域受冬季季风期异常大风气象条件、开阔海域的涌浪影响较大工况下的风机安装问题，本发明的施工方法还能适应不同类型的风机安装。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (9)
1.一种外海风机分体安装的施工方法，采用自升式风电安装船和与之配合的大型运输船，该自升式风电安装船上设置全回转主吊机和辅助吊机；所述施工方法包括风机设备的预组装工序、基础段内零部件的安装工序、塔筒吊装工序、机舱吊装工序、发电机吊装工序、叶轮拼装工序和叶轮吊装工序，其特征在于，
进行所述风机设备的预组装工序时，利用预组装场地上的吊机进行底段塔筒的装配步骤、机舱顶部气象站系统的装配步骤、发电机顶部通风管道的安装步骤、轮毂整流罩的安装步骤和塔筒翻身步骤；其中，进行所述塔筒翻身步骤时，先依次将二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒进行翻身竖立，然后吊至自升式风电安装船的甲板上的专用运输底座上，采用竖直方式进行运输；
进行所述基础段内零部件的安装工序时，先分别起吊主、辅助变压器到基础段内对应位置，接着按照基础段总成图纸安装零部件；
进行所述塔筒吊装工序时，依次起吊底段塔筒、二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒；起吊前，先在每段塔筒的下法兰沿水平方向系两根缆风绳，并在基础环法兰表面外的倒角处涂抹一圈密封胶，要求距基础环法兰外边往内≤5mm，所涂密封胶的胶体宽度≤5mm；
起吊底段塔筒时，按照以下步骤进行：
1)将主吊机的吊具安装至底段塔筒的顶面法兰上，即将吊具的四个吊耳沿底段塔筒的顶面法兰上均布布置；
2)拆除用于固定底段塔筒的地锚；
3)利用自升式风电安装船上的主吊机提升底段塔筒至基础环法兰上方一定高度时，将底段塔筒缓慢下落，并用所述缆风绳配合调整底段塔筒的位置，快接近基础环时拆掉缆风绳，根据基础环上塔筒门的标记线缓缓旋转确定好塔筒门的位置，然后控制主吊机缓缓下降，将底段塔筒吊至基础环法兰上；
4)快速安装存放于基础段内的148组连接螺栓组，先用电动扳手预紧一遍，按顺序预拧紧底段塔筒的内圈螺栓，再预拧紧外圈螺栓；
5)先放松主吊机的吊钩，接着按六个一组十字对称的方式安装M56螺栓液压拉伸器，依次按70％轴力和100％轴力紧固连接螺栓组，液压拉伸器按顺序四点拉伸底段塔筒的内圈螺栓，底段塔筒的螺栓预拧紧后，拆去主吊机的吊具；
6)重复以上步骤1)～5)将二段塔筒、三段塔筒和顶段塔筒依次吊装于前一段塔筒的法兰上，并分别完成每段塔筒的螺栓的预紧和拧紧；
进行所述机舱吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)安装机舱吊具；
2)安装主电缆悬架；
3)安装偏航轴承与塔筒连接螺栓；
4)安装塔筒与机舱的连接爬梯；
5)吊装机舱，先提升机舱至顶段塔筒的顶部，与顶段塔筒的法兰进行对接，接着完成顶段塔筒与机舱连接螺栓的预紧，按《XE128-5000风机主要连接螺栓组紧固轴力表》分两次以十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓；
进行所述发电机吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)先依次打开发电机与轮毂装配端面上的螺纹孔的保护盖，再将112根双头螺柱手动旋入螺纹孔，保证螺柱露头长度一致；
2)先打开发电机与机舱装配端面上的螺纹孔的保护盖，再将108根双头螺柱手动旋入螺纹孔，保证螺柱露头长度一致；
3)先组装发电机吊具并与发电机相连接，再将角度尺置于发电机-机舱侧法兰面上，测量并调整发电机的安装倾角，该角度值要求为84°；
4)先缓慢起吊发电机至吊装高度，完成发电机与机舱的对接，待所有发电机上的双头螺柱进入机舱的对接孔后，快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈，最后由工作人员用卡箍将发电机外的通风管与机舱外的通风软管连接起来；
进行所述叶轮组装工序时，按照以下步骤进行：
1)先在自升式风电安装船的甲板上摆放好叶轮组装工装，并与甲板之间焊接牢固，接着起吊轮毂到叶轮组装工装上并用连接螺栓组固定；
2)在轮毂的三个叶片法兰的边缘处均涂抹一圈密封胶，要求距叶片法兰的外边往内≤5mm，所涂密封胶的胶体宽度≤5mm；
3)给轮毂供电，使变桨轴承的内齿圈上的“S”点到时钟“6”点位置，在叶片法兰的端面上引出变桨轴承S点区域标记线；
4)采用两根吊带抬吊第一支叶片至指定位置，使叶片沿水平方向缓缓地靠近轮毂待装配的叶片法兰；
5)当叶片螺栓头接近轮毂的叶片法兰端面时，通过调整变桨轴承及叶片法兰使其“S”区域的螺孔与叶片上前缘的“0”刻度线左右两侧螺栓对正，继续使变桨轴承小范围正反向来回转，直至所有的叶片螺栓头部均进入叶片法兰的导孔；
6)通过主吊机使叶片沿水平方向缓慢推进直至叶片的端面与轮毂的叶片法兰的端面完全贴合，位于轮毂内部的工作人员快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈；
7)调整好液压扳手，按叶片使用说明书中规定预紧所有的叶片螺栓组；
8)按照离风机由近至远的方式组装三支叶片；
进行叶轮吊装工序时，按照以下步骤进行：
1)先在两支叶片的叶根安装好吊具，并安装好每支叶片的护套和护板，再拆除轮毂与叶轮组装工装的连接螺栓组；
2)吊装前在吊点两侧的两支叶片的边缘保护器上各挂上一条150～200米长的尼龙绳作为缆风绳；
3)先将叶轮翻身90°，再缓慢提升叶轮到安装高度后，通过吊机和机舱作业人员的配合将叶轮安装到发电机对应的法兰上，地面作业人员通过左右缆风绳配合控制叶轮的摆动和移位；
4)待所有发电机螺栓完全进入叶轮对接孔后，快速安装已经涂好润滑脂的螺母和垫圈；先从连接端面顶部螺柱开始用电动扳手快速以十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓；待电动扳手预紧完所有螺栓组后，紧接着用液压拉伸器紧按《XE128-5000风机主要连接螺栓组紧固力》分三次按十字交叉方式按五个螺栓一组交叉紧固二十颗螺栓后，再依次预紧剩余的螺栓；
5)待有2/3数量的螺栓组紧固到100％预紧力后主吊机可摘吊钩，工作人员出机舱至叶轮顶部，解除叶轮吊具后安全撤回机舱；
6)主要部件间的连接螺栓组的预紧按照风机安装手册要求的施工紧固轴力分三次拉伸预紧到位。
2.根据权利要求1所述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述机舱顶部气象站系统的装配步骤时，先现场组装气象站及通风管总成，再起吊机舱气象站和通风管总成至机舱顶部并完成与机舱的装配，所有装配面均需要涂覆密封胶.
3.根据权利要求1所述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述发电机顶部通风管道的安装步骤时，先按图纸现场组装通风管组件，再打开发电机上轮毂连接端面上的两组冷却管口的密封盖板，用一根柔性绳索系住通风管一端，用吊车起吊通风管到发电机的上端面，由工作人员登上发电机将通风管与发电机连接，为防止沙尘、杂物进入发电机内，所述密封盖板仅在安装冷却管前五分钟方可打开。
4.根据权利要求1所述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述塔筒翻身步骤时，过程如下：
1)先在两个卸扣上分别连接一根吊带，并在另外四个卸扣上两两一对地分别连接一根钢丝绳，再将每根钢丝绳分别挂在一个滑车上，并在每个滑车上的钩子上分别连接一根吊带，然后分别使用工艺螺栓将两个直接连接吊带的卸扣安装在每段塔筒的下端法兰上，并完成螺栓预紧分别使用工艺螺栓将四个连接钢丝绳的卸扣均布安装在每段塔筒的上端法兰上，并完成螺栓预紧；
2)将位于每段塔筒的上端法兰的两根吊带连接在自升式风电安装船的主吊机上，位于每段塔筒的下端法兰的两根吊带连接在自升式风电安装船的辅助吊机上，通过主吊机和辅助吊机的配合将每段塔筒竖立。
5.根据权利要求1所述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述塔筒吊装工序时，在每段塔筒对接完成后及时连接接地线并及时接通每段塔筒内的照明系统。
6.根据权利要求1所述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述机舱吊装工序的步骤3)时，如手动拧紧螺柱困难，可在螺栓另一端安装上两只M36工艺螺母并用55mm开口扳手拧紧外侧螺母使螺栓旋入安装孔内。
7.根据权利要求1所述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述发电机吊装工序时，发电机与机舱对接前，每段塔筒、机舱之间所有连接螺栓组必须100％达到要求的螺栓预紧力，发电机起吊风速≤10m/s，在起吊前30min方可拆除发电机的防雨外包装。
8.根据权利要求1所述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述叶轮组装工序时，所述叶轮组装工装包括一底面与所述甲板焊接的圆柱形筒体和四条支腿，该筒体的上端面上设有多个与所述轮毂的叶片法兰上的螺纹孔对应的安装孔，所述四条支腿焊接在筒体的外表面与甲板之间，该四条支腿以相邻的两条支腿之间以120°、60°、60°、120°的夹角布置。
9.根据权利要求1所述的外海风机分体安装的施工方法，其特征在于，进行所述叶轮组装工序时，采用自升式风电安装船的主吊机吊装叶尖，辅助吊机吊装叶根；叶片拼装过程中，叶尖先进来，其余按照方案要求顺序进行拼装，叶轮起吊时采用自升式风电安装船上的辅助吊机进行溜尾。
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