CN111125883B - 一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法 - Google Patents

一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，根据所选风机机型得到以下风机及风机塔筒附件相关尺寸重量信息；确定最大重量风机部件和最长风机部件起吊高度，计算履带式起重机所需起吊最小高度；选用履带吊起重机拥有的最长主臂长度，确定副臂长度及起重机吊装工况，最后确定起重机吊装工况。本方法可以帮助工程人员在建设单位选定了风机型号的情况下，快速确定风机的吊装工况，省去大量及繁杂的吊装稳定验算过程以及试算过程。

Description

一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法
技术领域
本发明涉及一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，属于陆上风机建设及土木工程技术领域。
背景技术
随着国家对环境问题越来越重视，风电场的投资建设得到了各级政府的支持。但由于大型风电场占地较多，对于日益严峻的土地资源来说是较为突出的问题。需要利用大功率风机来弥补这一补足，从而提高占地的利用率。因而为满足大功率风机建设的可能，需要将风机轮毂高度提高，来提高风资源的利用率。
随着风机轮毂高度逐渐加高，普通的起重机械渐渐满足不了风机吊装的需要，超级起重机及风机专用起重机随之得到大力的发展。但由于风机厂家风机型号、风机参数、塔筒参数都不一，无法做到起重机一种机型一吊的配置，造成吊装工况繁多复杂，为确定适用于某种风机机型的起吊工况，需要吊装厂家反复核算才能确定，过程费时费力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，以解决目前建设工程人员特别是EPC总承包项目管理人员面对风机吊装，难以确定风机吊装工况的问题，以求进一步推动各种风机建设项目的建设进度。
本发明采用的技术方案：
一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：针对常见陆上风机厂家所生产的水平轴风机，根据所选风机机型得到风机及风机塔筒附件等尺寸重量信息，如下所示：
WTi：第i段塔筒重量(t)；
LTi：第i段塔筒长度(m)；
QLTi：第i段塔筒起吊高度(m)
WR：风机机舱重量(t)；
JH：基础环平台高程；
HR：风机机舱高度(m)；
QHR：风机机舱起吊高度(m)；
WG：发电机总成重量(t)；
HG：发电机高度(m)；
QHG：发电机起吊高度(m)；
WH：轮毂总成重量(t)；
HH：轮毂高度(m)；
QHH：轮毂起吊高度(m)。
步骤二：确定上述最大重量风机部件：
W＝Max(WTi、WR、WG、WH、WR+WG) (1)
步骤三：确定上述最长风机部件起吊高度，所述起吊高度均以履带式起重机吊装平台高程作为起点：
H＝Max(QLTn、QHR、QHG、QHH) (2)
Figure BDA0002300186830000021
Figure BDA0002300186830000022
Figure BDA0002300186830000023
Figure BDA0002300186830000024
步骤四：计算履带式起重机所需起吊最小高度：
H0＝H+h1+L5+L4+L3 (7)
式中：
h1：风机部件自身垂直方向Y向中心高度的一半；
L5吊绳垂直方向Y向高度与吊装冗余安全高度之和；
L4：吊钩自身垂直方向Y向高度；
L3：吊钩系点距副臂吊绳连接点的缆绳长度。
步骤五：选用履带式起重机拥有的最长主臂长度：
步骤六：确定副臂长度及履带式起重机吊装工况：
L1sin a0+L2sin(a1+a0-1800)＝H0-h0 (8)
L1cos a0+L2cos(a1+a0-1800)＝R-e (9)
式中：
R：履带式起重机回转半径；
e：主臂与履带式起重机连接点与履带式起重机纵向轴心中心偏移距离；
上式中，根据履带式起重机性能参数，已知履带式起重机主臂长度L1、主臂与水平轴线正方向的夹角a0、履带式起重机所需起吊最小高度H0、主臂与履带式起重机连接点到地面垂直高度h0、主臂连接点与履带式吊机纵向轴心中心偏移距离e；根据性能参数选取起重回转半径R计算副臂长度L2及a1；
步骤七：确定履带式起重机吊装工况：
根据已知所有履带式起重机参数L1、a0、L2、R，对应查找该起重条件下的起重量W0，循环进行第五步和第七步，找到所有使KW≤W0的工况。取L1+L2最小的工况，该工况即为所需起重机吊装工况。
其中：K为该起重机的负荷率。
优选的，所述步骤二中，风机参数在实际应用中，风机各部件尺寸及重量、塔筒段数、塔筒重量等都会有较大变化，该方法适用于风机最重件为机舱加发电机总成的情况。
优选的，所述步骤三中，由风机各部件起吊高度计算式可知，QLTn的高度必然最小。根据现有陆上风机结构；发电机安装于机舱内部，其外形尺寸要小于机舱外形尺寸，也即QHR＞QHG；同理轮毂转轴与发电机转轴一般在同一水平高度，其起吊高度也要小于QHR，也即H＝QHR。因而在水平轴风机在现有技术范畴内进行制造情况下，该原理可适用于任何机型的风机吊装。
优选的，所述步骤五及步骤六中，无论是带副臂的超起起重机还是风机专用起重机，应使a0角度最大，从而主臂加副臂的总长度才最小。因而在a0角度一定的条件下，应使主臂长度最长，副臂长度≥0。
本发明的优点在于：
在实际工程中，往往是先由建设单位确定风机型号及风机参数，施工单位或设计单位根据所选风机型号及风机参数确定相应的施工条件及设计方案，且需根据施工单位现有机械进行风机吊装工况计算。在风机吊装工况的计算过程中，对吊装场地、吊物尺寸重量、吊装高度根据起重机的稳定性原理反复的迭代计算，来确定最终工况，来使各种吊物吊装均满足要求。过程繁琐且需要专业工程人员的配合，往往还需向专业的吊装厂家付费咨询。本方法结合陆上风机的现状及特征，避免了对风机的各个部件分别逐一计算确定最终工况，土建技术人员均可操作，可显著的提高计算风机吊装工况的效率，且可根据施工单位现有起重机快速判定其适用性、吊装工况及安装工况，能节约大量的时间及造价。
附图说明
图1是本结构的立面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：针对常见陆上风机厂家所生产的水平轴风机，根据所选风机机型得到风机及风机塔筒附件等尺寸重量信息，如下所示：
WTi：第i段塔筒重量(t)；
LTi：第i段塔筒长度(m)；
QLTi：第i段塔筒起吊高度(m)
WR：风机机舱重量(t)；
JH：基础环平台高程；
HR：风机机舱高度(m)；
QHR：风机机舱起吊高度(m)；
WG：发电机总成重量(t)；
HG：发电机高度(m)；
QHG：发电机起吊高度(m)；
WH：轮毂总成重量(t)；
HH：轮毂高度(m)；
QHH：轮毂起吊高度(m)。
步骤二：确定上述最大重量风机部件：
W＝Max(WTi、WR、WG、WH、WR+WG) (1)
步骤三：确定上述最长风机部件起吊高度H，所述起吊高度均以履带式起重机吊装平台高程作为起点：
H＝Max(QLTn、QHR、QHG、QHH) (2)
全部n段塔筒起吊总高度
Figure BDA0002300186830000041
风机机舱起吊高度
Figure BDA0002300186830000051
发电机起吊高度
Figure BDA0002300186830000052
轮毂起吊高度
Figure BDA0002300186830000053
其中，LTn为第n段塔筒起吊高度；
步骤四：计算履带式起重机所需起吊最小高度：
H0＝H+h1+L5+L4+L3 (7)
式中：
h1：风机部件自身Y向中心高度的一半；
L5：吊绳Y向高度与吊装冗余安全高度之和；
L4：吊钩自身Y向高度；
L3：吊钩系点距副臂吊绳连接点的缆绳长度。
步骤五：选用履带式起重机拥有的最长主臂长度：
步骤六：确定副臂长度及起重机吊装工况：
L1sin a0+L2sin(a1+a0-1800)＝H0-h0 (8)
L1cos a0+L2cos(a1+a0-1800)＝R-e (9)
式中：
R：R≥B/2+r履带式起重机回转半径；B为履带式起重机的车轮轴距；
e：主臂与履带式起重机连接点与履带式起重机纵向轴心中心偏移距离；
r：风机基础半径加安全距离；
上式中，根据履带式起重机性能参数，已知履带式起重机主臂长度L1、主臂角度a0、履带式起重机所需起吊最小高度H0、主臂与履带式起重机连接点到地面垂直高度h0、主臂连接点与履带式起重机纵向轴心中心偏移距离e。根据性能参数选取起重回转半径R计算副臂长度L2及a1。
步骤七：确定起重机吊装工况：
根据已知所有履带式起重机参数L1、a0、L2、R，对应查找该起重条件下的起重量W0，循环进行第五步至第七步，找到所有使KW≤W0的工况。取L1+L2最小的工况，该工况即为所需起重机吊装工况。
其中：K为该起重机的负荷率。
以下举例说明本发明在工程中的应用及其经济效益：
以某陆上风电工程风机基础为例，根据现有某1000t履带式起重机性能参数表，其中B＝8m；r＝15m；JH＝1m；e＝1.8m；h0＝3.545m；L5＝3m；L4＝0.5；L3＝5m；k＝1.5。
利用步骤一～步骤七，计算风机吊装工况：
表1陆上某风机参数
Figure BDA0002300186830000061
步骤二中确定最重件为发电机+机舱总成：W＝89.5t；
步骤三中确定H＝140.517m；
步骤四中确定H0＝H+h1+L5+L4+L3＝149.017m；
步骤五中确定主臂最长长度为L1＝96m；a0＝87°；
步骤六、参照起重机参数，最终确定kW＝134.25t，R＝30m；L2＝54m；a1＝65°。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：根据所选风机机型得到以下风机及风机塔筒附件相关尺寸重量信息：
WTi：第i段塔筒重量；
LTi：第i段塔筒长度；
QLTi：第i段塔筒起吊高度；
WR：风机机舱重量；
JH：基础环平台高程；
HR：风机机舱高度；
QHR：风机机舱起吊高度；
WG：发电机总成重量；
HG：发电机高度；
QHG：发电机起吊高度；
WH：轮毂总成重量；
HH：轮毂高度；
QHH：轮毂起吊高度；
步骤二：确定最大重量风机部件W和最长风机部件起吊高度H：
步骤三：计算履带式起重机所需起吊最小高度：
H0＝H+h1+L5+L4+L3
式中：
h1：风机部件自身垂直方向中心高度的一半；
L5：吊绳垂直方向高度与吊装冗余安全高度之和；
L4：吊钩自身垂直方向高度；
L3：吊钩系点距副臂吊绳连接点的缆绳长度；
步骤四：选用履带式起重机拥有的最长主臂长度；
步骤五：确定副臂长度及履带式起重机吊装工况：
L1sina0+L2sin(a1+a0-180°)＝H0-h0
L1cosa0+L2cos(a1+a0-180°)＝R-e
式中：
R：履带式起重机回转半径；
e：主臂与履带式起重机连接点与履带式起重机纵向轴心中心偏移距离；
上式中的履带式起重机性能参数，已知：履带式起重机主臂长度L1、主臂与水平轴线正方向的夹角a0、履带式起重机所需起吊最小高度H0、主臂与履带式起重机连接点到地面垂直高度h0、主臂连接点与履带式吊机纵向轴心中心偏移距离e；根据性能参数选取起重回转半径R计算副臂长度L2及a1；
步骤六：确定履带式起重机吊装工况：
根据所有履带式起重机参数L1、a0、L2、R，对应查找各起重条件下的起重量W0，循环进行第四步至第六步，找到所有使KW≤W0的工况，其中：K为该起重机的负荷率；
取L1+L2最小的工况，该工况即为所需起重机吊装工况。
2.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤二中，
最大重量风机部件为机舱加发电机总成。
3.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤二中，
最长风机部件起吊高度等于风机机舱起吊高度。
4.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤四中，
副臂与水平轴线正方向的夹角小于或等于主臂与水平轴线正方向的夹角a0。
5.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤四中，
当确定需起吊高度后，使主臂与水平轴线正方向的夹角a0角度最大，使主臂加副臂总长度最小。
6.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤四中，
在起吊高度一定的条件下，使主臂长度最大时，主臂加副臂总长度最小。
7.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤五中，
副臂长度L2≥0。
8.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤六中，
确定了履带式起重机主臂长度L1，主臂与水平轴线正方向的夹角a0，副臂长度L2，副臂与水平轴线正方向的夹角a0+a1-180°，起重回转半径R，从而确定履带式起重机拼装时所需要运输的部件尺寸、数量以及安装定位条件。
9.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤二中，
确定最大重量风机部件W：
W＝Max(WTi、WR、WG、WH、WR+WG)。
10.根据权利要求1所述的一种快速确定陆上风机吊装工况的计算方法，其特征在于：所述步骤二中，
确定最长风机部件起吊高度H，所述起吊高度均以履带式起重机吊装平台高程作为起点：
H＝Max(QLTn、QHR、QHG、QHH)
式中，
全部n段塔筒起吊总高度
Figure FDA0003576140610000031
风机机舱起吊高度
Figure FDA0003576140610000032
发电机起吊高度
Figure FDA0003576140610000033
轮毂起吊高度
Figure FDA0003576140610000034
其中，LTn为第n段塔筒起吊高度。
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