第一節 機艙底座的安裝

機艙底座起著定位和承載的作用，機組載荷都通過機艙底座傳遞給塔架。機艙底座具有較高的強度和剛度，還具有良好的減震特性。

為了高效準確地將葉輪系統、軸承座、齒輪箱、發電機、偏航驅動、液壓系統、潤滑系統、機艙罩等部件裝配至底座上，首先需要了解一下機艙底座的生產工藝。

一、底座的生產工藝

（一）底座的材料

一個大型風力發電機的底座重量在20t左右，它所需要支撐的重量在100t左右。為滿足對底盤的強度和剛度要求，底盤一般采用鑄造或焊接成型，見圖1-1。

使用齒輪箱的異步機組底座因縱向尺寸較長，一般采用焊接結構，或前部鑄造后部焊接的混合結構。直驅同步機組的底座尺寸和重量相對小一些，一般都采用鑄造成型，見圖1-2。

（二）底座的機械加工

（1）不管是鑄造底座還是焊接底座，有幾個與整機裝配有關的關鍵部位必須進行機械加工，以保證其位置精度及平面貼合。由于底板的尺寸太大，在通用設備上很難加工，一般都采用專用制造的專用設備進行加工。

（2）首先要加工偏航軸承的安裝面，這個平面是整個底座的加工基準平面。加工后的安裝面既消除了焊接變形，同時又保證了偏航軸承安裝時的貼合要求。水平軸風力發電機的主軸支座安裝平面、齒輪箱安裝平面和發電機安裝平面都與偏航軸承安裝平面平行，加工時只要滿足這一要求就可以了。

（3）仰頭主軸風力發電機的主軸支座安裝平面、齒輪箱安裝平面和發電機安裝平面都與偏航軸承安裝平面有5°或6°的夾角，它保證了這幾個安裝平面與偏航軸承安裝平面夾角的一致性及在一個平面內。這是對仰頭主軸風力發電機的主軸支座安裝平面、齒輪箱安裝平面和發電機安裝平面加工的基本要求，加工時應保證各安裝面的平整度，以滿足安裝時的貼合要求。

（三）底座的檢查與驗收

1．對鋼結構的檢查要求

（1）目視檢測、外觀檢驗及斷口宏觀檢驗時，使用放大鏡的放大倍數應以5倍為限。焊件與母材之間在25mm范圍內，應無污漬、油跡、焊皮、焊跡和其他影響檢測的雜質。底座的各個非裝配表面和檢修孔不得有毛刺、飛邊和尖銳的棱角，以免對人造成傷害。

（2）對鋼結構焊縫應進行無損檢測，無損檢測的操作人員應具有相應的資格證書。對底座鋼結構焊縫等級要求及采用何種無損檢測方法，應按設計施工圖樣上的要求執行，并對所有焊縫進行100%的外觀測試。施工圖樣上沒有注明時，無損檢測方法的選擇按應以下要求執行。

①對接焊縫，鋼板厚度小于8mm時，采用射線探傷，執行《金屬熔化焊焊接接頭射線照像》GB/T 3323。

②對接焊縫，鋼板厚度大于8mm時，采用射線探傷或滲透檢測。

③T型對接焊縫，應采用滲透檢測，執行《焊縫滲透檢測》JB/T 6062標準。

④角焊縫，應采用磁粉探傷，執行《焊縫磁粉檢驗方法和缺陷磁痕的分級》JB/T 6061標準。

⑤超聲波探傷，執行《焊縫無損檢測超聲檢測技術、檢測等級和評定》GB/T 11345標準。

2．對裝配表面的檢測

（1）偏航軸承安裝表面及圓孔表面、偏航驅動電動機減速器安裝表面、偏航制動器安裝表面、水平主軸支座安裝表面、水平安裝齒輪箱或浮動安裝齒輪箱托架安裝表面、發電機安裝表面的相互平行度及各平面的平直度、表面粗糙度和各平面上孔的螺孔的相互位置精度，均應符合圖樣的要求。

（2）仰頭主軸支架安裝面、仰頭齒輪箱安裝面或齒輪箱托架安裝面和仰頭發電機安裝面與水平面（即領航軸承安裝面）間的夾角必須一致且在同一平面上，且應符合圖樣要求。

（3）液壓系統、潤滑系統、冷卻系統、控制系統和機艙等的安裝孔或安裝螺紋孔的位置精度應符合圖樣要求，保證裝配不存在困難。

3．評定零件的質量因素

這些因素是是多方面的，不僅尺寸影響零件的質量，零件的幾何形狀和結構的位置也大大影響質量。下面了解一下形狀和位置公差《產品幾何技術規范》G B/T 1182。

（1）形狀和位置公差的基本概念。

圖1-3a所示為一理想形狀的銷軸，而加工后的實際形狀則是軸線變彎了，如圖1-3b，因而產生了直線度誤差。

又如，圖1-4a所示為一要求嚴格的四棱柱，加工后的實際位置卻是上表面傾斜了，如圖1-4b，因而產生了平行度誤差。

如果零件存在嚴重的形狀和位置誤差，將造成裝配困難，影響機器的質量。因此，對于精度要求較高的零件，除給出尺寸公差外，還應根據設計要求，合理地確定出形狀和位置誤差的最大允許值，如圖1-5b中的φ0.08（即銷軸軸線必須位于直徑為公差值φ0.08的圓柱面內，如圖1-5a所示）、圖1-6b中的0.1（即上表面必須位于距離為公差值0.1且平行于基準表面A的兩平行平面之間，見圖1-6a）。

（2）形狀公差和位置公差的有關術語。

①要素——指組成零件的點、線、面。

②形狀公差——指實際要素的形狀所允許的變動量。

③位置公差——允許的變動量，它包括定向公差、定位公差和跳動公差。

④被測要素——給出了形狀或（和）位置公差的要素。

⑤基準要素——用來確定理想被測要素方向或（和）位置的要素。

（3）形位公差的項目、符號及公差帶。

①形狀公差。形位公差的分類、項目資料和符號，見表1-1。

（4）形位公差的標注。

①公差框格。公差框格用細實線畫出，可畫成水平的或垂直的。框格高度是圖樣中尺寸數字高度的兩倍，它的長度視實際需要而定。框格中的數字、字母、符號與圖樣中的數字等高。圖1-7給出了形狀公差和位置公差的框格形式。用帶箭頭的指引線將被測要素與公差框格一端相連。

②被測要素。用帶箭頭的指引線將被測要素與公差框格一端相連，指引線箭頭指向公差帶的寬度方向或直徑方面。

當被測要素為整體軸線或公共中心平面時，指引線箭頭可直接指在軸線或中心線上，見圖1-8a。

當被測要素為軸線、球心或中心平面時，指引線箭頭應與該要素的尺寸線對齊，見圖1-8b。

當被測要素為線或表面時，指引線箭頭應指該要素的輪廓線或其引出線上，并應明顯地與尺寸線錯開，見圖1-8c。

③基準要素。基準符號的畫法見圖1-9所示，無論基準符號在圖中的方向如何，細實線圓內的字母一律水平書寫。

當基準要素為素線或表面時，基準符號應靠近該要素的輪廓線或引出線標注，并應明顯地與尺寸線箭頭錯開，見圖1-9a。

當基準要素為軸線、球心或中心平面時，基準符號應與該要素的尺寸線箭頭對齊，見圖1-9b。

當基準要素為整體軸線或公共中心面時，基準符號可直接靠近公共軸線（或公共中心線）標注，見圖1-9c。

（5）零件圖上標注形狀公差和位置公差的實例。

4．檢測機艙底座裝配表面的平面度等形位公差的方法

（1）平面度。在機械幾何形狀誤差測量中，平面度是指基片具有的宏觀凹凸高度相對理想平面的偏差。

（2）平面度測量。被測實際表面對其理想平面變動量，理想平面的位置應符合最小條件，平面度誤差屬于形位誤差中的形狀誤差。

（3）平面度誤差測量的常用方法有以下幾種。

①平晶干涉法。用光學平晶的工作面體現理想平面，直接以干涉條紋的彎曲程度確定被測表面的平面度誤差值。這種方法主要用于測量小平面，如量規的工作面和千分尺測頭測量面的平面度誤差。

②打表測量法。打表測量法是將被測零件和測微計放在標準平板上，以標準平板作為測量基準面，用測微計沿實際表面逐點或沿幾條直線方向進行測量。

③液平面法。液平面法是用液平面作為測量基準面，液平面由“連通罐”內的液面構成，然后用傳感器進行測量。此法主要用于測量大平面的平面度誤差。

④光束平面法。光束平面法是采用準值望遠鏡和瞄準靶鏡進行測量，選擇實際表面上相距最遠的三個點形成的光束平面作為平面度誤差的測量基準面。

⑤激光平面度測量儀。激光平面度測量儀用于測量大型平面的平面度誤差。

5．檢測機艙底座裝配表面的平面度等形位公差的測量儀器

由于底座結構復雜、尺寸和重量較大，使用激光平面度測量儀或激光跟蹤儀對底座上幾個關鍵部位的安裝平面或表面的平面度等形位公差進行測量，以保證其位置精度及平面貼合。下面了解一下激光跟蹤測量系統。

（1）激光跟蹤測量系統。

激光跟蹤測量系統是工業測量系統中一種高精度的大尺寸測量儀器。它集合了激光干涉測距技術、光電探測技術、精密機械技術、計算機及控制技術、現代數值計算理論等各種先進技術，對空間運動目標進行跟蹤并實時測量目標的空間三維坐標。它具有高精度、高效率、實時跟蹤測量、安裝快捷、操作簡便等特點，適合于大尺寸工件配裝測量。

激光跟蹤測量系統基本都是由激光跟蹤頭（跟蹤儀）、控制器、用戶計算機、反射器（靶鏡）及測量附件等組成。激光跟蹤儀，見圖1-12和圖1-13。

（2）激光跟蹤測量系統的工作基本原理。

在目標點上安置一個反射器，跟蹤頭發出的激光射到反射器上，又返回到跟蹤頭。當目標移動時，跟蹤頭調整光束方向來對準目標。同時，返回光束為檢測系統所接收，用來測算目標的空間位置。簡單地說，激光跟蹤測量系統所要解決的問題是靜態或動態地跟蹤一個在空間中運動的點，同時確定目標點的空間坐標。

（3）FARO激光跟蹤儀的概述。

①激光器要放在激光器的主機體內，其特點是：全封閉，平衡設計，光束通過光纖傳送，無反射鏡（避免反射鏡因經過運輸而產生微小的位移而需要長的校準時間）。光纖具有穩定性好，制造精度高，激光光路部分全程完全密封，可靠性好，響應速度快等特點。

②內置綜合氣象站，能夠測量環境溫度、濕度和氣壓，并自動補償環境誤差，保證設備的精度及穩定性。控制器還可外接8個溫度傳感器（控制器上帶8個接口），可對測量現場或大工件附近溫度的變化誤差進行自動補償。

③強強組合。對于大型零件中的局部復雜測量，可結合測量臂來對跟蹤儀進行隱藏點的補充測量，完全脫離激光束真正意義上的六自由度測量，并且能實現在同一坐標系下生成測量數據。

④能實現干涉儀測量、干涉與絕對相輔測量和真正絕對測量的選擇，獨立的兩路激光系統。在ADM（絕對測量）模式下，能夠實現高精度、高效率的掃描測量。

⑤為了保證機器的熱穩定性，光學儀器、電子儀器和激光源不得集成在同一空間，在激光頭部還要有散熱孔。

⑥主機配備3個跟蹤器安裝復位器TMR，可同時放置3個（1.5″，0.875″，0.5″）反射鏡標靶。為了提高穩定性，此復位器必須是跟蹤儀主要構件的一部分，不得使用螺栓固定。

⑦具有內置電子水平儀，可以自動進行水平面的測量，也可以實現對工件的調平。

二、裝配機艙底座

（一）裝配前準備

（1）按照裝配工藝規程，準備好裝配底座所需的工裝、吊索具、工具、生產輔料等工藝裝備。

（2）應按照圖樣的要求檢查底座與相配合零件的加工質量、規格、型號及數量，包括尺寸精度、形狀與位置公差以及表面粗糙度等。不符合要求的零件不允許裝配。

（3）按《機械設備安裝工程施工及驗收通用規范》GB 50231機械設備安裝工程施工及驗收通用規范5.1和本系列教材初級第一章的要求，裝配前應清理和清洗零部件，確保裝配質量。

（4）清理底座各孔。按裝配工藝規程的要求用指定規格的絲錐和螺紋清理刷對相應的螺紋孔進行過絲和清理。同時，用壓縮空氣將螺紋孔內的污物清理干凈，用吸塵器將清出的污物清理干凈。

（5）根據《非校準起重圓環鏈和吊鏈使用和維護》GB/T 22166非校準起重圓環鏈和吊鏈使用和維護以及LD 48—1993起重機械吊具與索具安全規程等國家標準的要求，安全選用、使用和維護吊索具、吊具等。

（二）裝配底座

（1）放置底座。用專用工裝、吊具等吊放底座至裝配工裝平臺或運輸工裝上，并用指定的螺栓等緊固件進行連接，按裝配工藝規程要求的力矩緊固，見圖1-14。

（2）裝配機艙各平臺。一般直驅發電機組的機艙底座需要安裝平臺，機艙平臺分為三部分，分別是內平臺、主平臺、上平臺，見圖1-15～圖1-17。內平臺安裝在底座內部的平臺，布置液壓站、潤滑站以及動力電纜和滑環電纜護圈，進出發電機的平臺門等組件。主平臺安裝在底座外機艙罩內的平臺，主要是支撐固定機艙罩，機組維護時方便操作人員放置、運送維修工具等。上平臺安裝在底座頂部，主要是支撐固定各種控制系統（控制柜、開關柜、濾波器等）及電纜架等，同時方便維護人員安裝和維修測風系統（本系列教材初級已經詳細敘述過，本章節不再贅述）。