对于100多米高的超大型风力发电机,其在设计、制造、运输、安装、维护以及回收等全生命周期内的各个环节都面临着巨大的难度和挑战。其中,风力机的吊装工作是最为重要的节点,当最后一支叶片安装完毕后,标志着一台风力机正式落成。风力机吊装通常使用专业的大型起重机,体积大并且价格昂贵。
风力发电机组的吊装主要依赖于大型履带起重机,辅以轮胎起重机和汽车起重机,以及特定情况下使用的全地面起重机和塔式起重机。随着技术的进步,更多专用的吊装设备也在不断涌现,以适应不同环境和规模的风力发电机组吊装需求。
国外一家名为 Liftra 公司另辟蹊径,发明设计了一种体积小巧灵活的小型“爬升”起重机,它就像是安装在塔架上的一支手臂。它不仅可以吊装一节塔架、机舱,还可以吊装叶片。
吊装过程的细节
这种起重机重量轻,占地面积小,只需要一辆卡车就将其拉走,快速灵活地移动到下一个安装地点。
工程解决方案
当然,这种起重机夹在塔架边缘,因此存在着一定的安全性风险。塔架作为一种钢板制成薄壁结构,其可能会因受到起重机(以及其所吊装的机舱、叶片等其他部件)的重力以及夹持力而损伤破坏。
Liftra 的工程师进行有限元仿真计算,他们使用线性材料模型和非线性材料模型对塔架进行弹/塑性分析,保证起重机不会对塔架造成安全性风险。
据悉,Liftra 已获丹麦的 EUDP(Energy Technology Development and Demonstration Programme,能源技术发展和示范方案) 的基金项目资助,用于开发一种能够在不使用大型传统起重机的情况下架设完整风力机的解决方案。
该系统在塔架部分采用法兰设计,可以在安装时提升和攀爬部分,无需外部起重设备(长达 250 米)即可有效地架设整个塔架设。从一个塔段的顶部,它将从地面升起下一个塔段,安装它,然后继续上升。安装塔架后,起重机将吊起机舱、轮毂和叶片,每个升降机重达 100 吨。该概念建立在其 Liftra 自升式起重机系统 (LSHC) 的核心原则和技术之上。
Liftra 公司介绍
Liftra 是国际风电行业公认的起重和运输解决方案的专业专家,在丹麦、美国、西班牙、中国和波兰设有办事处。
Liftra 的客户有国内外知名的多家风电设备整机制造商,包括西门子、Vestas、金风科技、远景及上海电气等。
Liftra 的设备和服务覆盖了陆上风电以及海上风电的全生命周期。
参考文献
[1] https://www.ansys.com/resource-center/case-study/liftra
[2] https://windlogisticsgroup.com/onewebmedia/Liftra%20PresentationNOV24-2020%20short.pdf
[3] https://www.4coffshore.com/news/deme-26-liftra-partner-for-next-gen-turbine-installation-nid27542.html
[4] https://eudp.dk/en/om-eudp
[5] https://www.windtech-international.com/product-news/liftra-to-develop-solution-for-craneless-installation-of-wind-turbines
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