新型风力发电机组机架翻转方法及设备

何明，张鑫，陶生金

（国电联合动力技术（连云港）有限公司，江苏 连云港 222069）

随着风力发电机组呈现大兆瓦的发展趋势，风力发电机组尺寸不断增大，在生产制造的过程中机架的翻转困难的问题显得日益突出，由于目前的风电制造厂商均未找到一种高效并且可靠的翻转方法，多数厂商只能依靠车间内2台行车的搭配使用进行吊装翻转，该种翻转方法针对目前日益增大的机架已经显得捉襟见肘，并且在翻转过程中存在巨大的安全隐患。

1 新型风力发电机组机架翻转设备的需求

风力发电机组已经进入大兆瓦时代，风力发电机组中机架的尺寸也变得很大，由于机架是承载整个风力发电机组所有零配件重量的零件，因此机架的重量和强度都会非常大，但是由于组装的步骤，需要在机架底部先安装偏航轴承及刹车钳，因此需要先将机架进行翻转后进行装配，在偏航轴承及刹车钳等零部件装配完成后，需要将机架再进行翻转后安装风力发电机组剩余的所有零配件，目前采用的翻转方法是采用2台行车配合进行翻转，翻转到竖直状态下，需要人员对吊带进行调整后才可以继续翻转，所以存在安全隐患，而且翻转效率极低，研发一种新型风力发电机组机架翻转设备显得极为必要。

2 新型风力发电机组机架翻转设备的设计思路

新型风力发电机组机架翻转设备的设计是依据目前叶片生产过程中叶片模具的液压翻转机构为主体，叶片模具由迎风PS面（运动面）及背风SS面（固定面）构成，由多个液压翻转机构分别与模具进行刚性连接，通过电气液压系统控制，对叶片的PS面进行180°翻转，而后做垂直向下的运动与SS面模具进行合模，在叶片制造完成之后，需要将模具PS面再进行垂直向上运动后，进行180°翻转再平稳落到地面上。

新型风力发电机组机架翻转设备从安全角度上考虑，采用两组模具的液压翻转机构设计，将液压翻转机构与地面采用地脚螺栓固定。设计一种机架连接机构，可带动机架翻转的机构。在设计过程中，首先需通过应力分析确定连接机构自身的结构强度，可以保证翻转过程中的安全。其次需明确机架翻转后需安装的零配件，避免机架连接机构与要装配的零部件干涉，为保证在翻转的过程中有足够的强度，把机架连接机构与液压翻转机构采用焊接的方式连接到一起，避免其他方式连接时，因强度不够而产生的安全隐患；为保证两组液压翻转机构翻转过程中的同步性，采用在液压翻转机构上安装位移传感器控制翻转机构的同步性，可使翻转机构动作保持一致，在装有机架连接机构一侧的地面上安装铺设滑动轨道，并将支撑移动平台安装到滑动轨道上；采用自动化控制系统，控制整个翻转设备的运行动作，使支撑移动平台可以沿着轨道左右移动，同时控制液压翻转机构翻转的过程；在另一侧根据机架翻转过来后对应的位置，设计安装支撑装配平台。图1为新型风力发电机组机架翻转设备图。

图1 新型风力发电机组机架翻转设备图

3 新型风力发电机组机架翻转设备的使用方法

3.1 翻转过程

在设备安装完成后，使用时采用2台行车将机架吊装至支撑移动平台上方，将机架和支撑移动平台根据位置对齐后，将机架平稳放置到支撑移动平台，然后采用自动化控制系统，使支撑移动平台带动机架向机架连接机构的方向移动，支撑移动平台在移动过程中，需保证移动的速度不能过快，且移动过程中需保证设备的平稳运行，移动至机架恰好与机架连接机构重合的位置，通过机架上现有的螺纹孔，采用螺栓连接的紧固方式，将机架与机架连接机构进行紧固，在确认紧固完成后，启动自动化系统中的翻转程序，液压翻转机构首先带动机架做垂直向上运动到一段距离后，然后开始做180°的翻转动作，如图2。

图2 翻转过程

3.2 装配过程

翻转完成后，开始做垂直向下运动到一段距离后，平稳落到支撑装配平台上，平稳放置后，可按照风力发电机组装配工艺指导书中的要求去装配偏航轴承、刹车钳等零部件，装配过程中不需将机架连接机构与机架拆卸，在设计的过程中将所要安装的零部件与机架连接机构的位置不会产生干涉，装配效率得到提高。（如图3）

图3 装配过程

3.3 再次翻转后装配剩余的零部件

在偏航轴承及刹车钳装配完成后，需要从机架正面安装剩余的风力发电机组零配件时，需再次启动自动控制系统的翻转程序，将机架翻转并平稳落到支撑移动平台上，将机架连接机构与机架的紧固螺栓松开，将支撑移动平台带动机架移开，可直接在支撑移动平台上安装剩余的零配件，不需要另外更换安装工装，如图 4、5。

图4 再次翻转过程

图5 安装偏航电机

3 结语

该机架翻转设备的翻转过程流畅、连续，可以降低使用行车吊带配合翻转时的安全隐患，特别是在偏航轴承、刹车钳安装完成后的翻身过程中，同时可以减少原行车翻转的人员数量，缩短翻转时间，提高效率，智能操作降低劳动强度。同时2个支撑装配平台和支撑移动平台都起到了目前装配工装平台的作用，将机架的翻身工序与复杂偏航系统的装配工序合并，完全超过原设计要求，使风力发电机组向自动化装配迈进了一步。