基于计算机模型与 GPS定位技术的叶轮组合施工技术研究

左占其

中国电建集团贵州工程有限公司 贵州省贵阳市 550001

摘要：风机平台基础混凝土浇筑完成后，根据风机平台及基础位置等实际情况，综合确定叶轮的组合位置及方向，即先在机位上记录关键GPS坐标值和叶轮组合方向，再将坐标值投影到风场平面布置图上，等比例画出叶轮及吊车等模型，验证吊装可行性并确定叶轮方位，通过CAD软件计算出轮毂中心及三只叶片延点的坐标值，最后在机位上找到这几个控制坐标点，以此为依据开辟叶轮的组合通道，以减少树木砍伐量。

关键词：山地风电场；GPS定位技术；叶轮组合

1 课题背景

我国山地风资源丰富，但山地风电场具有地形条件复杂、植被茂盛等特点，在施工过程中若处理不当会对山区生态环境造成较大破坏。在风电项目施工过程中，需占地面积最大的是叶轮组合吊装，本文将介绍一种基于计算机模型定位、GPS找点的方式找出最佳的叶轮组合方位再施工的方法，通过此方法可减少对山地植被的破坏，满足环保要求，实现“绿色风电，绿色施工”。

2 技术特点

（1） 操作简便，定位精准：通过风电场的平面布置图，找出机位的中心坐标，再根据吊机性能及机舱、叶轮等设备的重量尺寸等参数，确定叶轮最佳的组合位置及叶片朝向，以减少植被的破坏。

（2）保护环境：通过定位使组合时叶片朝向植被最少的方向，减少植被破坏，达到环境保护的目的。

（3） 降低成本：减少征地及树木修整，可减少林木赔偿和人工成本的投入。

适用于地形复杂、植被较多的山地或林地风电。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

（1） 用GPS记录风机中心点的坐标。

（2）在机位平台确定履带吊坐标。

（3） 初步确定轮毂中心点坐标和叶片方位角。

（4） 模拟验证。

（5） 现场最终确定轮毂中心点坐标和叶片方位角。

（6） 叶轮组合。

3.2 操作要点

3.2.1 用GPS记录风机中心点的坐标

架设GPS基站并校点，记录风机机位中心点的坐标值，标记为第一坐标。此点为投影到CAD布置图的主要参考点（输入一个坐标值可在CAD图上找到具体的点，同理，也可在CAD图上计算出某一点的坐标值，并通过GPS手持仪在现场找到该点）。

3.2.2 在机位平台确定履带吊坐标

根据风机设备的重量、尺寸及履带吊性能确定履带吊的作业半径，进而确定履带吊站车范围，综合考虑设备运输和叶轮组合等因素，可大致确定履带吊回转中心位置范围，在机位平台上标记该点，其坐标记作第二坐标。此位置可灵活调整，只能大致记录一范围，最后还需要通过CAD图模型进一步精确。

在找坐标点时，需综合考虑履带吊的最小作业半径等性能参数，需考虑到机舱的重量，同时机位面积有条件时还需兼顾设备的运输通道。

3.2.3初步确定轮毂中心点坐标和叶片方位角

根据叶轮的重量、尺寸及履带吊性能，确定叶轮组合时轮毂中心点的范围，结合机位平台的实际情况，在找叶片延伸点时，除综合考虑最少植被的朝向，还需考虑叶片组合时辅助吊车的站位场地等因素。

3.2.4 模拟验证

将记录的坐标投影到风场的平面图上，在计算机上用CAD等比例画出风机设备、主履带吊，验证吊装过程可行性，并在图上标注出三只叶片的方位角。（根据不同吊车的最小作业半径，通常履带吊与塔筒中心点距离为17-18m；履带吊隔轮毂中心距离为17-19m；叶片与塔筒及吊车边缘的距离＞4m）如某风电场#17机位，履带吊布置推荐如图5-1，叶轮如下所示摆放，OA方向少量砍树，OB方向山体需要打通并砍树32m*10m（理论数据，实际过程中砍到低于组合叶片的高度即可）,OC方向无需处理；叶片的延伸方向大致如下图。

图3.2.4 #17机位布置图

3.2.5现场最终确定轮毂中心点坐标和叶片方位角

利用GPS记录仪在机位平台上找出轮毂中心点坐标值、叶片朝向方位角，以此为依据，在机位平台上开辟叶轮的组合通道，如下图（上述步骤4是计算机模拟，步骤5是实际放样，直接在手持GPS记录仪上输入前面确定的履带吊回转中心点、轮毂中心点坐标值和叶片方位角，在机位平台上可以找到实际值）。

3.2.6 叶轮组合

将轮毂位置定好，方便叶片进行组装。起吊叶轮支撑工装到相应位置，要求支架放置地面夯实、平整，确保轮毂水平放置。在轮毂吊离地面时调整轮毂导流罩叶片装口朝向，便于叶片组装，防止组装叶片时与其他物体干涉。

检查叶片表面，确定表面无损伤；安装叶片螺杆，手动将叶片双头螺柱旋入叶片螺纹孔，螺柱露出叶片根部法兰长度符合要求，叶片螺杆涂抹润滑膏。

叶片起吊前应试吊多次，根据实际情况调整吊装位置以维持叶片平衡，防止吊装过程中叶片从吊带滑出，造成重大伤害。根据已定位的方向组合叶片，调整叶片后缘上刻度板与变桨轴承的刻线对齐，对接叶片并按要求紧固螺栓；安装密封总成以及打胶并固定密封总成；按照相同方式组合后续两只叶片，最后安装导流罩前盖。

3结语

本成果在多个项目中成功应用，减少了对山地植被的破坏，满足环保要求，实现“绿色风电，绿色施工”，具有一定的推广意义。

参考文献

1. 黄国良,沈志春,乌建中,叶路明,梁奎.大型风电机组叶片吊装工艺及专用吊具[J].中国港湾建设,2017,(第7期).

[2] 何滢.复杂地形风机小平台施工方案设计及应用[J].中国科技人才,2021,(第7期).

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