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[摘 要]风能作为绿色清洁能源开发利用，对增加能源供应、调整能源结构发挥着重要作用，一个风电场包含几十台风电机组，每台风电机组的安装需要借助大型起重机吊装完成，其中，风机叶轮总成安装通常在80米以上高空，通过操作起重机上下、左右调整叶轮轮毂周圈60个螺栓穿入螺孔，难度大、风险高。本文研发了一种风机叶轮空中对接技术及其装置，能导向定位，并主动微调叶轮位置，引导叶轮与机舱位置对正，且完成定位后，通过简单的操作，装置应能与叶轮或机舱脱离，可重复使用。
[关键词]风机叶轮、空中对接、六自由度平台
中图分类号：TP159 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0285-01
引言
我国沿海地区经济发达，电力需求巨大，而近海地区风能资源相当丰富，海上风电开发得到了我国政府的高度重视。为了促进海上风电的开发建设，在我国第一个海上风电场--上海东海大桥海上风电场的规划建设中，对风电场的风能资源、规划选址升压方式、风机基础选型、基础施T、风机安装等问题进行了大量的研究，探索和积累了海上风电规划、设计和建设经验。
一、传统风机安装过程
根据国内外海上风机吊装经验，风机安装分为以下几步：
1）把工具通过机舱的小吊车吊进机舱
2）主副吊车就位，挂好吊具。
3）利用手动变浆控制盒把与主吊吊具相连的2个叶片的薄面转到下面，在变浆小齿轮与变浆轴承处用方木卡住防止转动，并各拉2根150m风绳。
4）卸下运输支架上的螺栓
5）由履带吊和汽车吊两车配合起吊叶轮，离地后清洁。轮毂法兰，涂防锈漆：卸下运输支架；在叶片上装好定位销，把定位用的螺栓上好。两车配合将叶轮抬起，然后小吊车配合大吊车，缓缓将叶轮由水平状态倾斜，待垂直向下的叶尖完全离开地面后，汽车吊脱钩。
6）主吊车继续提升吊钩，直到叶轮的中心和主轴平行后，对接叶轮和机舱，等所有的固定螺栓都对进后，穿上机舱里面准备好的安全螺栓，带上垫片和螺母，取下定位销换成安装用的螺栓。对角线方向按规定力矩紧固所有的螺栓，螺栓涂润滑脂。
7）用电动扳手依次紧固螺栓，1个人带好安全带爬上轮毂，解开大吊车的吊具：打开刹车转动叶轮，用电动扳手打完剩下的螺栓；转动叶轮的同时，当挂有风绳的叶片垂直向下时，利用风绳取下叶尖保护套。
8）把液压扳手的PSI值调到3400，对应的力矩为1400Nm，按顺序依次打完力矩，需要转动叶轮时，利用松闸器打开刹车；然后把PSI值调到5300，对应的力矩为2300Nm，用相同的方法打完力矩。
图1 对接方案机械系统三维建模
二、机械系统设计
本方案的技术关键在于对接时的各部件协同操作，使对正过程安全高效。且稳定性高，可在水下使用。其三维建模如图1所示：
现如今的风机叶轮安装大多是通过起重机上下、左右調节对正安装，难度大，风险高。此方案能够通过对准架的导向定位来达到对接位置，并能主动对叶轮的位置进行微调，引导叶轮与机舱位置对正，此过程安全高效，结构简单。而且吸力筒结构的添加使安装更加快速。同时通过大型浮筒构件内部的压舱来调节风机整体的重心和稳定性，稳定性较好、可以适应较深水域并且运行可靠。使用的效果相对于传统方式更好。
考虑到大型风力机在空中的位置不稳定因素，为了限制其在空间中的运动，设计了如图2所示的两加持机械臂，通过大型工业机械臂的夹持可以起到稳定叶轮的作用。机械臂内部通过二级减速齿轮实现减速增矩的效果，同时在加持端设置柔性材料避免对风机叶轮造成伤害。
三、对中原理
该系统采用的对中原理为：通过安装在轮毂上的法兰孔内的微型业窥境获取叶片根部螺栓的影像，经过图像处理和图形算法、获取叶片根部法兰孔在轮毂面所定义的坐标系上的投影坐标，计算机将获取的位置信息传逆给精定位调节液压缸控制系统控制调节液压缸的执行动作对叶片进行周向和径的运动，实现叶片根部祛兰与轮毂祛兰的同轴，再通过调节轮毂实现叶片根部螺栓与轮毂法兰孔的对接，轴向定位调节器与轴向调节垫片可对调节座与调节框进行轴向调节，通过自动脱夹器的简单操作，装置可与叶轮或机舱脱离，可重复使用，该装置能导向定位，并主动微调叶轮位置，引导叶轮与机舱位置对正，对正过程安全、高效，且整体结构简单。
四、项目总结
现今的风机叶轮总成的安装难度大、风险高，给风机叶轮装置的使用带来了很大的影响，为了解决这一问题，本文设计了一种高效节能的风机叶轮装置。其通过对准架的导向定位可以进行快速安装。通过大型浮筒构件内部的压舱来调节风机整体的重心和稳定性，稳定性较好、可以适应较深水域并且运行可靠，整个装置结构简单，操作方便。
参考文献
[1]陈广春，王立刚，孙志成，等.风机叶片安装托架：，CN203892129U[P].2014.
[2]叶学民，李俊，王松岭，等.动叶可调轴流式通风机叶片安装角异常工况下的气动特性[J].中国电机工程学报，2009，29（26）：79-84.
[3]刘拥军，张元银.对旋式通风机叶片安装角的变化对气动性能的影响[J].矿业安全与环保，2000，27（5）：47-48.
[关键词]风机叶轮、空中对接、六自由度平台
中图分类号：TP159 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0285-01
引言
我国沿海地区经济发达，电力需求巨大，而近海地区风能资源相当丰富，海上风电开发得到了我国政府的高度重视。为了促进海上风电的开发建设，在我国第一个海上风电场--上海东海大桥海上风电场的规划建设中，对风电场的风能资源、规划选址升压方式、风机基础选型、基础施T、风机安装等问题进行了大量的研究，探索和积累了海上风电规划、设计和建设经验。
一、传统风机安装过程
根据国内外海上风机吊装经验，风机安装分为以下几步：
1）把工具通过机舱的小吊车吊进机舱
2）主副吊车就位，挂好吊具。
3）利用手动变浆控制盒把与主吊吊具相连的2个叶片的薄面转到下面，在变浆小齿轮与变浆轴承处用方木卡住防止转动，并各拉2根150m风绳。
4）卸下运输支架上的螺栓
5）由履带吊和汽车吊两车配合起吊叶轮，离地后清洁。轮毂法兰，涂防锈漆：卸下运输支架；在叶片上装好定位销，把定位用的螺栓上好。两车配合将叶轮抬起，然后小吊车配合大吊车，缓缓将叶轮由水平状态倾斜，待垂直向下的叶尖完全离开地面后，汽车吊脱钩。
6）主吊车继续提升吊钩，直到叶轮的中心和主轴平行后，对接叶轮和机舱，等所有的固定螺栓都对进后，穿上机舱里面准备好的安全螺栓，带上垫片和螺母，取下定位销换成安装用的螺栓。对角线方向按规定力矩紧固所有的螺栓，螺栓涂润滑脂。
7）用电动扳手依次紧固螺栓，1个人带好安全带爬上轮毂，解开大吊车的吊具：打开刹车转动叶轮，用电动扳手打完剩下的螺栓；转动叶轮的同时，当挂有风绳的叶片垂直向下时，利用风绳取下叶尖保护套。
8）把液压扳手的PSI值调到3400，对应的力矩为1400Nm，按顺序依次打完力矩，需要转动叶轮时，利用松闸器打开刹车；然后把PSI值调到5300，对应的力矩为2300Nm，用相同的方法打完力矩。
图1 对接方案机械系统三维建模
二、机械系统设计
本方案的技术关键在于对接时的各部件协同操作，使对正过程安全高效。且稳定性高，可在水下使用。其三维建模如图1所示：
现如今的风机叶轮安装大多是通过起重机上下、左右調节对正安装，难度大，风险高。此方案能够通过对准架的导向定位来达到对接位置，并能主动对叶轮的位置进行微调，引导叶轮与机舱位置对正，此过程安全高效，结构简单。而且吸力筒结构的添加使安装更加快速。同时通过大型浮筒构件内部的压舱来调节风机整体的重心和稳定性，稳定性较好、可以适应较深水域并且运行可靠。使用的效果相对于传统方式更好。
考虑到大型风力机在空中的位置不稳定因素，为了限制其在空间中的运动，设计了如图2所示的两加持机械臂，通过大型工业机械臂的夹持可以起到稳定叶轮的作用。机械臂内部通过二级减速齿轮实现减速增矩的效果，同时在加持端设置柔性材料避免对风机叶轮造成伤害。
三、对中原理
该系统采用的对中原理为：通过安装在轮毂上的法兰孔内的微型业窥境获取叶片根部螺栓的影像，经过图像处理和图形算法、获取叶片根部法兰孔在轮毂面所定义的坐标系上的投影坐标，计算机将获取的位置信息传逆给精定位调节液压缸控制系统控制调节液压缸的执行动作对叶片进行周向和径的运动，实现叶片根部祛兰与轮毂祛兰的同轴，再通过调节轮毂实现叶片根部螺栓与轮毂法兰孔的对接，轴向定位调节器与轴向调节垫片可对调节座与调节框进行轴向调节，通过自动脱夹器的简单操作，装置可与叶轮或机舱脱离，可重复使用，该装置能导向定位，并主动微调叶轮位置，引导叶轮与机舱位置对正，对正过程安全、高效，且整体结构简单。
四、项目总结
现今的风机叶轮总成的安装难度大、风险高，给风机叶轮装置的使用带来了很大的影响，为了解决这一问题，本文设计了一种高效节能的风机叶轮装置。其通过对准架的导向定位可以进行快速安装。通过大型浮筒构件内部的压舱来调节风机整体的重心和稳定性，稳定性较好、可以适应较深水域并且运行可靠，整个装置结构简单，操作方便。
参考文献
[1]陈广春，王立刚，孙志成，等.风机叶片安装托架：，CN203892129U[P].2014.
[2]叶学民，李俊，王松岭，等.动叶可调轴流式通风机叶片安装角异常工况下的气动特性[J].中国电机工程学报，2009，29（26）：79-84.
[3]刘拥军，张元银.对旋式通风机叶片安装角的变化对气动性能的影响[J].矿业安全与环保，2000，27（5）：47-48.