韓吉超，史海紅，張 峰

（山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

風(fēng)電塔筒作為風(fēng)電主機(jī)的基礎(chǔ)，在風(fēng)電機(jī)組中起到支撐和穩(wěn)固作用，同時(shí)能夠降低機(jī)組振動(dòng)對(duì)發(fā)電性能的影響。風(fēng)電塔筒的安裝施工也成了整個(gè)風(fēng)力發(fā)電流程的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文研究開發(fā)一種在風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)澆混凝土塔筒施工過程中專用的液壓提升裝置，旨在突破傳統(tǒng)預(yù)制混凝土風(fēng)電塔筒安裝工藝[1]，降低安裝機(jī)械的臺(tái)班費(fèi)用，為風(fēng)電塔筒安裝提供具有一定社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的全新方案。

1 項(xiàng)目背景

新疆哈密景峽第二風(fēng)電場(chǎng)C 區(qū)200MW 風(fēng)電場(chǎng)45#～50#現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)塔筒安裝施工項(xiàng)目，混凝土塔筒高度120m，主體結(jié)構(gòu)為上小下大縮口形式，塔筒直徑隨著塔筒高度升高逐步縮小，縮幅為1/25，主要由擴(kuò)展式基礎(chǔ)、混凝土筒身、鋼制轉(zhuǎn)接段3 部分組成，如圖1 所示。

圖1 混凝土風(fēng)機(jī)塔筒結(jié)構(gòu)組成示意圖

風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)為戈壁灘地勢(shì)平坦，混凝土強(qiáng)度C90，液壓提升平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)速為IEC 三類風(fēng)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)50 年最大10min 平均風(fēng)速37.5m/s，最大施工風(fēng)速需要施工單位根據(jù)國(guó)標(biāo)進(jìn)行約定；施工處海拔約1 000m。

2 方案概述

YT-5 型液壓提升裝置是風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)澆混凝土塔筒施工的專用設(shè)備，采用分步式液壓提升原理，提升機(jī)依靠布置在筒壁外側(cè)的軌道模板交替爬升完成提升作業(yè)[2]。

YT-5 型液壓提升裝置由模板施工作業(yè)平臺(tái)、液壓控制系統(tǒng)、安全裝置、提升機(jī)、吊裝設(shè)備五大系統(tǒng)組成。圖2 為整機(jī)立面圖及平面布置圖。其主要技術(shù)參數(shù)如下。

圖2 提升裝置立面圖及平面布置圖

2.1 液壓控制系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)在5 個(gè)液壓缸上升或下降時(shí)，由5 個(gè)同步小缸控制的等同的流量進(jìn)入5 個(gè)液壓缸，保證5 個(gè)液壓缸同步上升或同步下降。液壓缸的上升或下降運(yùn)行平穩(wěn)，無振動(dòng)、沖擊，無不良反應(yīng)。液壓缸下腔使用液控單向閥，并且與油缸直接組裝在一起，具有油缸停止動(dòng)作時(shí)關(guān)閉快、閉鎖可靠的特點(diǎn)。

2.2 吊裝設(shè)備

吊裝設(shè)備（圖3）在施工過程中起吊鋼筋、混凝土等，吊裝設(shè)備、人字架、變幅拉板均為桁架輕型模塊結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)完畢高空快速拆卸和組裝，重量輕，受力合理，安拆便捷。

圖3 吊裝設(shè)備

2.3 模板施工作業(yè)平臺(tái)

施工操作平臺(tái)由中心筒、吊梁、支模平臺(tái)、拆模平臺(tái)裝配組成（圖4）。當(dāng)施工作業(yè)時(shí)將操作架與提升架的掛靴掛在承重模板上，載荷由承重模板傳遞給混凝土筒身，此時(shí)要求每次澆筑混凝土完畢后強(qiáng)度需達(dá)到8MPa 方可進(jìn)行提升作業(yè)。

圖4 模板施工作業(yè)平臺(tái)組成示意圖

3 提升裝置有限元分析計(jì)算

3.1 液壓提升工況性能分析

使用通用結(jié)構(gòu)有限元分析工具SAP84 對(duì)該裝置的液壓提升工況進(jìn)行模型剪力及性能分析計(jì)算。

液壓提升工況的計(jì)算載荷為固定載荷且要求拆模和支模平臺(tái)的模板盡可能的均勻布置，達(dá)到裝置整體性能平穩(wěn)、受力平均。固定載荷中的結(jié)構(gòu)自重載荷以均布載荷的形式施加，機(jī)構(gòu)自重載荷以節(jié)點(diǎn)載荷的形式施加，載荷的作用形式如圖5 所示，整體結(jié)構(gòu)SAP84 各部件內(nèi)力云圖如圖6所示。

圖5 提升裝置整體結(jié)構(gòu)SAP84物理模型圖

圖6 提升裝置整體結(jié)構(gòu)SAP84各部件內(nèi)力云圖

應(yīng)用SAP84 的POSTV65 的后處理功能對(duì)該裝置進(jìn)行分析計(jì)算，中心筒最大應(yīng)力為126.3MPa，吊梁應(yīng)力為118.7MPa，吊裝設(shè)備主弦桿最大復(fù)合應(yīng)力202.4MPa、腹桿最大應(yīng)力為149.5MPa，以上各部件許用應(yīng)力均為257MPa；支模平臺(tái)最大應(yīng)力為80.6MPa，拆模平臺(tái)最大應(yīng)力為95.2MPa，以上各部件許用應(yīng)力為175MPa[3]，各結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件均滿足規(guī)范要求。

3.2 液壓提升工況靜態(tài)變形計(jì)算

由圖7 得到，在液壓提升裝置提升工況時(shí)的整體結(jié)構(gòu)最大靜態(tài)變形為6.1mm，許用值為11.14mm，滿足規(guī)范要求。

圖7 提升裝置整體結(jié)構(gòu)靜態(tài)變形云圖

3.3 油缸提升力計(jì)算

表1 為YT-5 液壓提升裝置自重載荷表，表2 為各油缸提升力結(jié)果。

表1 YT-5液壓提升裝置自重載荷表

表2 各油缸提升力結(jié)果

單缸許用提升力為8t，滿足使用要求。

4 結(jié)語

風(fēng)電塔筒施工專用液壓提升裝置的研制了傳統(tǒng)預(yù)制混凝土塔筒安裝施工工藝，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，該裝置較其他施工工藝具有更高的同步性、平穩(wěn)性和安全可靠性，并在一定程度上降低了施工成本，為我國(guó)風(fēng)電塔筒安裝工藝提供了先進(jìn)的施工經(jīng)驗(yàn)，也為液壓提升裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算提供了技術(shù)支持。