风电场风力发电机组吊装工程吊车选型论证

发布时间：2021-12-31T07:40:17.152Z 来源：《电力设备》2021年第11期 作者： 王新全

[导读] 现场总体呈南高北低，海拔在1600米至1750米之间，大面平整而局部起伏较大，吊装平台面积50m*50m。（西北水利水电工程有限责任公司 710000）

项目位于西北某省，施工区域地貌类型为黄土高原北部的黄土低岗斜坡，场地开阔但起伏较大，现场总体呈南高北低，海拔在1600米至1750米之间，大面平整而局部起伏较大，吊装平台面积50m*50m。 一、风机设备技术参数

二、吊车的选择：

综合考虑工期、成本、现场道路、施工平台等因素，主吊选用履带吊，型号为三一SCC5000A。 （一）主吊工作半径选择

根据现场场地情况，主吊拟站位于距离基础环中心16m-18m处，即主吊作业半径为16m-18m。 （二）吊装臂杆长度选择

吊钩加限位器长度2m，机舱、叶轮就位时,吊装高度考虑如下因素： 1、基础环高度0.5m； 2、三节塔筒高度76m；

3、机舱中心至塔筒顶部距离1.6m； 4、机舱安装预留高度0.5m； 5、机舱吊点至机舱顶部高度2.4m； 6、机舱顶部至吊钩间吊具高度7m；

7、叶轮吊装时，轮毂中心到吊钩高度10m，叶轮吊装时预留安装距离0.5m； 机舱吊装时吊钩最大起吊高度与地面距离=0.5+76+1.6+0.5+2.4+7=88m。 叶轮吊装时吊钩最大起吊高度与地面距离=0.5+76+1.6+0.5+10=88.6m。

根据吊车工作半径、最大起吊高度查起重机特性曲线，选择臂杆长度为84m+12m主臂工况。 （三）起重机额定起重量

由《风机厂家安装手册》可知，起重吊装最重部件为机舱，重量为84t，最大起吊高度为88m；起吊最高部件为叶轮，最大起吊高度为88.6 m。

1、起重机工作半径16m，臂杆长度84+12m时，查起重机性能表，额定起重量为118t； 2、起重机工作半径17m，臂杆长度84+12m时，查起重机性能表，额定起重量为110.5t； 3)起重机工作半径18m，臂杆长度84+12m时，查起重机性能表，额定起重量为103t。 （四）起重吊装作业荷载计算公式 起重吊装作业荷载计算公式为Qj=K1×Q Qj为计算重量；Q为设备及吊具重量。

查《履带吊说明与及性能手册》，吊钩重量3t，钢丝绳重量约2t；查《风机厂家安装手册》，机舱吊索具重量约3t，塔筒吊索具重量约1.5t。

K1为动载荷系数，取1.1（《风电场施工与安装“十二五”国家重点图书出版规划项目》）。 （五）塔筒吊装论证

塔筒下段为三段塔筒最重部件，重量为69.5t。塔筒上段为吊装最高部件，吊装高度为76.5m。 1、塔筒下段吊装重量计算

塔筒下段重量69.5t,Q=69.5+1.5+3+2=76t。 Qj 塔筒吊装计算重量=1.1×76=83.6t

由《SCC5000A吊车性能表》可知，84m+12m固定副臂工况，21m作业半径额定起重量85.4t,16m作业半径额定起重量118t。 21m作业半径额定起重量=85.4t＞Qj 塔筒吊装计算重量=1.1×76=83.6t。 16m作业半径额定起重量=118t＞Qj 塔筒吊装计算重量=1.1×76=83.6t。

由此可知16m～21m作业半径，84m+12m固定副臂工况，满足塔筒吊装重量要求。

塔筒下段吊装计算重量83.6t,双车抬吊时起重机机抬吊系数为0.6（《风电场施工与安装“十二五”国家重点图书出版规划项目》），则抬吊时辅助吊车吊装计算重量=83.6×0.6=50.16t。

根据此计算结果，选择80t汽车吊，12m臂长，5m工作半径额定起重量54t，大于辅助吊车吊装计算重量50.16t。 2、塔筒吊装高度论证

基础环高于地平面0.5m，塔筒下段长度21.2m，塔筒中段26.7m，塔筒上段29.2m，预留塔筒上段与中段安装距离1.5m，塔筒上段吊具4m，吊钩加限位器长度2m。

塔筒上段安装高度=0.5+21.2+26.7+29.2+1.5=79.1m。吊钩起升高度=79.1+4=83.1m

由作图法可知，16m作业半径时，吊钩最大吊高93m。21m作业半径时，吊钩最大吊高92m。 16m作业半径时，吊钩最大吊高93m大于塔筒上段安装高度85.1m。 21m作业半径时，吊钩最大吊高92m大于塔筒上段安装高度85.1m。

由此可知16m～21m作业半径，84m+12m固定副臂工况，满足塔筒吊装高度要求。 (六)、机舱吊装论证 1、机舱吊装重量计算

Q机舱吊装重量=84+3+3+2=92t。 Qj 机舱吊装计算重量=1.1×92=101.2t。

起重机工作半径18m时，额定起重量103t大于机舱吊装计算重量101.2t，起重机额定起重量满足要求。 起重机工作半径17m时，额定起重量110.5t大于机舱吊装计算重量101.2t，起重机额定起重量满足要求。

起重机工作半径16m时，额定起重量118t大于机舱吊装计算重量101.2t, 起重机额定起重量满足要求。 2、机舱吊装安全距离计算 1）起升高度安全距离

吊装机舱时，选用500吨履带式起重机固定副臂工况，该工况臂臂长84+12m:

工作幅度18m时，最大起升高度92m；500t履带吊机舱吊装时，吊钩最大吊高88m(见二（二）)。吊装机舱时吊钩起升高度与履带吊18m半径下吊钩最大起升高度有4m距离。吊装高度满足要求。

工作幅度17m时，最大起升高度为92.5m; 500t履带吊机舱吊装时，吊钩最大吊高88m。吊装机舱时吊钩起升高度与履带吊17m半径下吊钩最大起升高度还有4.5m距离。吊装高度满足要求。

工作幅度16m时，最大起重量为118t，最大起升高度93m；吊装机舱时吊钩起升高度与履带吊16m半径下吊钩最大起升高度还有5m距离。吊装高度满足要求。

2）机舱吊点中心到臂杆中心的安全距离

18m工作幅度下，500吨履带吊吊装机舱时侧方位站位，吊钩起升到88m高度时，机舱顶部高度约82m，在此高度时机舱吊点中心到臂杆中心的距离约4.6m，除去臂杆厚度及机舱部分厚度3.5m，距离机舱距离约为1.1m，安全距离满足吊装要求。

17m工作幅度下，500吨履带吊吊装机舱时侧方位站位，吊钩起升到88m高度时，机舱顶部高度约82m，在此高度时机舱吊点中心到臂杆中心的距离约4.5m，除去臂杆厚度及机舱部分厚度3.5m，距离机舱距离的约为1m，安全距离满足吊装要求。

16m工作幅度下，500吨履带吊吊装机舱时侧方位站位，吊钩起升到88m高度时，机舱顶部高度约82m，在此高度时机舱吊点中心到臂杆中心的距离约4.4m，除去臂杆厚度及机舱部分厚度3.5m，距离机舱距离的约为0.9m，安全距离满足吊装要求。 （七）叶轮吊装论证 叶轮吊装参数计算

风机三个叶片重量合计为40.8t，轮毂重量为25t，叶轮的整体重量为65.8t。吊带重量为0.5t，吊钩重量3t，钢丝绳重量为2t。 叶轮吊装计算重量=(65.8+0.5+3+2）×1.1=71.3×1.1=78.43t 2、叶轮吊装重量论证

由吊车性能表可知，84+12m固定副臂工况，21m作业半径额定起重量85.4t，16m作业半径额定起重量118t。 21m作业半径额定起重量=85.4t＞Qj 叶轮吊装计算重量=1.1×71.3=78.43t。 16米作业半径额定起重量=118t＞Qj 叶轮吊装计算重量=1.1×71.3=78.43t。 由此可知16m～21m作业半径，84m+12m固定副臂工况，满足叶轮吊装重量要求。 3、叶轮吊装安全距离论证 1）起升高度安全距离

机舱轮毂中心高度80m，吊钩加限位器长度2m，叶轮吊装时吊钩最大吊高0.5+76+1.6+0.5+10+2=90.6m， 由作图法可知，16m作业半径时，吊钩最大吊高93m。21m作业半径时，吊钩最大吊高92m。 16m作业半径吊钩最大吊高93m大于叶轮最大安装高度=90.6m。 21m作业半径吊钩最大吊高92m大于叶轮最大安装高度=90.6m。

由此可知16m～21m作业半径，84m+12m固定副臂工况，满足叶轮吊装高度要求。 4、轮毂吊点中心到臂杆中心的安全距离

16m作业半径时，轮毂中心安装高度80.6m时，轮毂中心到机舱臂杆中心的距离为5.1m，除去轮毂及臂杆厚度部分3.5m，到轮毂顶的距离为1.6m，安全距离满足要求。

21m作业半径时，轮毂中心安装高度80.6m时，轮毂中心到机舱臂杆中心的距离为5.5m，除去轮毂及臂杆厚度部分3.5m，到轮毂顶的距离为2.0m，安全距离满足要求。

综上所述，500吨履带吊84+12m固定副臂工况满足叶轮吊装要求。

100吨、80吨汽车吊为常规吊车，主要配合500吨履带吊吊装塔筒、叶轮，进行叶片、塔筒、机舱、轮毂的卸车。 （八）辅助验算 1、吊装场地承载力计算

厂家对吊装场地回填土的质量要求如下：回填土应分层夯实，分层铺填厚度为 250mm～350mm，干密度不得小于 18kN/m3，压实系数不得小于0.94。

依据设计文件，施工区域地质条件自上而下将底层分为三个层组，其中（1）层耕植土（Qeol），（2）层为黄土状粉土（Q3m），具有中等~轻微湿陷性；（3）黄土状粉土（Q3m），无湿陷性；（4）粉砂土（Q3m）。场区内近期无活动断裂及地面塌陷等不良地质现象，无滑坡、崩塌、泥石流形成条件。

机舱自重84.3T，SCC5000A履带吊车身自重415.7t，验算地耐力平衡公式如下： N+N1=G1+G2。

N1=0时，支脚N压力最大。 N=G1+G2=84.3+415.7=421.5t。

两个履带每个脚的受力为421.5t÷2÷（10.7m×1.8m）=10.9t/m2。地面要求单位面积承载力满足10.9t压力不下陷的要求。 结合现场开挖土深度、土层结构，项目地基承载力满足履带式起重机要求。 2、吊索（带）、吊具选择及验算

本项目使用的吊索（带）、吊具均由风机厂家提供。所有吊索（带）吊具均有产品合格证和检测报告，现场使用时按照厂家作业指导书及现场现场服务人员要求使用，做到吊带、吊具专用。 1）机舱吊具验算

由厂家提供计算参数表可知，机舱重量84.3t。由厂家提供的吊装工具清单可知，吊具的额定起重量为100t。因此机舱重量84.3t＜吊具额定起重量100t，所以机舱吊具满足机舱吊装要求。 2）塔筒吊具验算

由厂家提供计算参数表可知，塔筒下段重量69.7t。厂家作业指导书中明确，塔筒吊装时顶部法兰均匀分布4个吊点。每个吊点受力示意图如下：

每个吊具受力情况为G/4=69.7t÷4=17.425t，厂家提供的吊具额定起重量为44t，因此每个吊具受力17.425t＜吊具额定起重量44t，吊具满足要求。

压制钢丝绳验算

由厂家提供的工装清单可知压制钢丝绳为φ48mm×14m，破断拉力为1770Mpa。钢丝绳之间的不均衡载荷系数取0.82，安全系数取8，由钢丝绳的容许拉力计算公式[Fg]=αFg/K=（0.82×1770）÷8=181.42KN=18.4t。因此每个吊点受力情况为G/4=69.7t÷4=17.425＜钢丝绳破断拉力18.4t，所以压制钢丝绳满足要求。 卸车计算

1）塔筒卸车计算

塔筒卸车过程中，塔筒下段最重，重量69.5T，两根吊带重量0.5吨。塔筒卸车时实际重量70吨。

采用80吨与100吨汽车吊抬吊时，塔筒下段底部重量为70×1.1×0.6=46.2吨。查100吨汽车吊性能表可知，工作半径6m，臂长17.2米m，额定起重量54吨，大于塔筒下段底部的计算重量，100吨汽车吊满足塔筒卸车需要。 2）机舱卸车计算

机舱卸车过程中，机舱重量为84T,吊具吊带重量3吨。机舱卸车时实际重量87吨。

采用80吨与100吨汽车吊抬吊时，机舱前部重量为55吨，后部重量为32吨。查100吨汽车吊性能表可知，工作半径5米，臂长12.8米，额定起重量70吨，大于机舱前部重量55吨。查80吨汽车吊性能表可知，工作半径5米，臂长12.8米，额定起重量54吨，大于机舱后部的重量32吨。80吨汽车吊满足机舱卸车需要。

采用260吨汽车吊卸机舱时，查260吨汽车吊性能表可知，工作半径8米，臂长26.5米，额定起重量97吨，大于机舱重量87吨。260吨汽车吊满足机舱卸车需要。 3）轮毂卸车计算

轮毂卸车过程中，轮毂重量为25T,吊具吊带重量0.2吨。轮毂卸车时实际重量25.2吨。

采用80吨或100吨汽车吊卸车时，查80吨汽车吊性能表可知，工作半径5米，臂长12.8米，额定起重量54吨，大于轮毂重量25.2吨。80吨汽车吊满足轮毂卸车需要。100吨汽车吊性能优于80吨汽车吊，这里就不在赘述。