風(fēng)電塔筒導(dǎo)電軌固定柱安裝方法探究

彭啟民

摘要 本文針對東汽FD70、77系列兆瓦級風(fēng)電塔筒制造過程中，導(dǎo)電軌安裝精度要求較高，而公司生產(chǎn)采用傳統(tǒng)工藝方案，難以保證導(dǎo)電軌固定柱的安裝精度及生產(chǎn)進(jìn)度的情況，創(chuàng)新性地利用“三點(diǎn)定位原理”設(shè)計(jì)定位安裝工裝，解決了導(dǎo)電軌固定柱在塔筒內(nèi)劃線難、裝配難、合格率差、生產(chǎn)效率低，這一制造難題。

關(guān)鍵詞 塔筒；導(dǎo)電軌；固定柱

中圖分類號TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0069-02

0 引言

能源和環(huán)境是當(dāng)今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題。常規(guī)能源以煤、石油、天然氣為主，它不僅資源有限，而且造成了嚴(yán)重的大氣污染。由于新能源的分布廣、儲量大和清潔環(huán)保，將為人類提供發(fā)展的動力。因此，對可再生能源的開發(fā)利用，特別是對風(fēng)能的開發(fā)利用，己受到世界各國的高度重視。風(fēng)力發(fā)電由于清潔無污染、施工周期短、投資靈活、占地少，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。我國擁有位居世界第一的豐富的風(fēng)能資源，加上國家政策的大力扶持，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)具有得天獨(dú)厚的條件。

1 問題的提出

東方電氣河南電站輔機(jī)制造有限公司風(fēng)電分公司在東方汽輪機(jī)有限公司風(fēng)電事業(yè)部的大力支持下，2006年進(jìn)入風(fēng)電塔筒制造領(lǐng)域，開始主要以優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造東汽風(fēng)電系列兆瓦級風(fēng)電塔筒。隨后，我們相繼承制了國電聯(lián)合動力、金風(fēng)科技、上海電氣風(fēng)電公司、許繼風(fēng)電科技等國內(nèi)知名風(fēng)電主機(jī)公司的塔筒產(chǎn)品。除東汽機(jī)組外，其余各風(fēng)電公司采用如下電力傳輸方式：風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)電能，均由電力電纜經(jīng)機(jī)艙、電纜擋圈膠合導(dǎo)向件、扭纜馬鞍架等輔助裝置向下通向電力變頻器，最后進(jìn)入箱變。電力電纜在塔筒內(nèi)用尼龍固定夾固定。東汽風(fēng)電采用KLMA及KLMB二種型式導(dǎo)電軌，在塔筒內(nèi)由高強(qiáng)度螺栓平行安裝在導(dǎo)電軌固定柱上；由導(dǎo)電軌實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)所發(fā)電能在塔筒中傳輸。

1.1 采用電力電纜在塔筒內(nèi)傳輸電力的特點(diǎn)

我們知道采用電力電纜在塔筒內(nèi)傳輸電力，優(yōu)點(diǎn)明顯。主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

1）電力電纜在塔筒內(nèi)定位結(jié)構(gòu)簡單，制作方便；

2）電纜定位件制作精度要求低；

3）造價(jià)低廉。

但采用電力電纜在塔筒內(nèi)傳輸電力，缺點(diǎn)也很顯明。主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

1）設(shè)備到風(fēng)電場，豎起后需從機(jī)艙自上而下放線且分段固定，現(xiàn)場工作量大；

2）電力電纜放短路能力差，當(dāng)風(fēng)力機(jī)組發(fā)生短路時(shí)，易發(fā)生火災(zāi)；

3）電力電纜在機(jī)組運(yùn)行一定年限后，線路會發(fā)生老化，需全部更新。

1.2 采用導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

采用導(dǎo)電軌傳輸電力具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1）可以避免在設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生干擾輻射；

2）符合德國電工規(guī)范（VDE）的相關(guān)規(guī)定；

3）發(fā)生短路或火災(zāi)時(shí)，有最佳的保護(hù)作用。

1.3 采用導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)帶來的問題

但采用導(dǎo)電軌在塔內(nèi)傳輸電力，卻給風(fēng)電塔筒制造帶來了很大挑戰(zhàn)。其原因有二條：

1）塔筒為錐筒，而導(dǎo)電軌固定柱在塔內(nèi)安裝方式是平行式，非向心式；

2）導(dǎo)電軌固定柱裝焊精度要求高。

導(dǎo)電軌固定柱的材料須與塔筒筒體材料一致，均采用低合金高強(qiáng)度鋼。裝焊時(shí)必須保證排列整體，同一列導(dǎo)電軌固定柱的直線度不大于±1/20m。同一列導(dǎo)電軌固定柱上表面螺紋孔中心在一條直線上。幾段塔筒對接后緊鄰對接法蘭處第一個固定柱左右偏差不得超過1mm，其余固定柱左右偏差不得超過2.5mm。導(dǎo)電軌固定柱的裝焊，必須按照導(dǎo)電軌供貨商提供的裝配指導(dǎo)書及安裝要求完成。導(dǎo)電軌整體采購（含固定所用的標(biāo)準(zhǔn)件），由供貨商提供。要保證導(dǎo)電軌的最終安裝精度，首先就要保證導(dǎo)電軌固定柱在塔筒內(nèi)的裝焊位置精度。

2 問題的分析

若采用常規(guī)冷作劃線的方式來確定導(dǎo)電軌的固定柱的安裝位置，很難保證其定位精度。手工劃線，最多只能保證0.26mm精度，再加上隨后的冷作裝焊誤差，精度將更低，且難以滿足風(fēng)電塔架批量生產(chǎn)的需要。所以我們必須另辟蹊徑，設(shè)計(jì)一種專用裝配定位工裝，以保證精度、提高生產(chǎn)效率。

3 方案的實(shí)施

在錐形塔筒內(nèi)，按照“三點(diǎn)定位原理”，我們設(shè)計(jì)了如圖裝配定位工裝。使用時(shí)，只需分別將特制定位支撐Ⅰ、Ⅱ用專用定位螺柱固定在塔筒兩端的對應(yīng)法蘭端面上，調(diào)平后用螺母擰緊。然后，按圖示扯兩根漁線，綁緊。這樣，只需在塔筒內(nèi)部沿塔筒軸向劃各導(dǎo)電軌固定柱安裝位置線，參照二根漁線即可方便、快捷地裝、焊導(dǎo)電軌固定柱。按JB/T4730-2005相關(guān)條款規(guī)定，對塔筒內(nèi)導(dǎo)電軌固定柱與筒體間焊縫作100% PT著色檢查，合格后按安裝圖校正導(dǎo)電軌固定柱。這樣裝焊的導(dǎo)電軌固定柱定位精度，便可完全滿足后道工序?qū)щ娷壈惭b的精度要求。

風(fēng)電塔架上、中、下段塔筒對接后緊鄰對接法蘭處第一個固定柱左右偏差不得超過1mm，其余固定柱左右偏差不得超過2.5mm。我們?nèi)鐚D示定位工裝結(jié)構(gòu)做簡單的衍生改進(jìn)后，便可不用手工劃線，而是直接用定位工裝，裝焊風(fēng)電塔架上段塔筒與中段塔筒、中段塔筒與下段塔筒緊鄰連接法蘭處的4個裝配位置精度要求更高的導(dǎo)電軌固定柱。

圖中，R為對應(yīng)法蘭外徑；

φ為-對應(yīng)法蘭螺栓孔徑；

L為在法蘭兩端定位后，保證漁線高度比導(dǎo)電軌

固定柱裝焊后高度大3mm~5mm。

4 結(jié)論

該定位工裝投資低廉，制作容易，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，改進(jìn)余地大?？筛鶕?jù)所裝配件不同的位置要求，做相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。其系列衍生定位工裝，經(jīng)在東汽兆瓦級61.5m、65m、70m/1 500kW系列百十臺風(fēng)電塔筒制造過程中使用，效果十分顯著。不但大大提高了工人生產(chǎn)效率，而且能夠很好地保證導(dǎo)電軌固定柱的裝焊精度，為保證后序?qū)щ娷壍陌惭b精度創(chuàng)造了良好的條件，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995．

[2]導(dǎo)電軌安裝流程[S].四川：揚(yáng)中鉑瑞電氣設(shè)備有限公司，2007．

[3]翟秀靜，劉奎仁，韓慶.新能源技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

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