風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架制造工藝

陶康

摘 要：風(fēng)力資源是取之不盡用之不竭的，利用風(fēng)力發(fā)電可以減少環(huán)境污染，節(jié)省煤炭、石油等常規(guī)能源。目前我國陸上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已非常成熟。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架制造的主要難度就是保證塔架筒體長度、兩端法蘭平面度、同軸度滿足設(shè)計(jì)要求。2015年6月～12月，中外運(yùn)長航重工青山船廠首次承擔(dān)了25套風(fēng)電機(jī)組塔架的制造工作并成功交付。本文根據(jù)實(shí)際建造過程，總結(jié)了塔架制造流程及關(guān)鍵工藝。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架；制造流程；法蘭平面度

中圖分類號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）27-165-2

1 塔架概況及其制造技術(shù)要求

1.1 塔架概況

塔架為鋼質(zhì)圓錐體結(jié)構(gòu)，總高度為84.146米（含基礎(chǔ)環(huán)），由4段圓錐體（分別為塔架下段，塔架中下段，塔架中上段，塔架上段）和基礎(chǔ)環(huán)通過法蘭連接組成。每段塔架由多節(jié)筒體拼接而成，每節(jié)筒體約2.8米高。塔架設(shè)計(jì)最低溫度為-20℃，筒體（含基礎(chǔ)環(huán)）材料為Q345-C，法蘭和門框材料為Q345E-Z25。

塔架自重：199.6t，塔底直徑：4302mm，塔頂直徑：3276mm

1.2 塔架制作技術(shù)要求

首臺(tái)塔架各段主體完工后應(yīng)進(jìn)行總體組對(duì)，塔架總高度公差為±15mm，檢查兩端法蘭的平面度、同軸度，以四個(gè)斜邊長差值在3n mm以內(nèi)為合格（n為塔架分段數(shù)量），但最大不得超過9mm。

2 塔架制造工藝流程

考慮到塔筒為鋼質(zhì)圓錐體結(jié)構(gòu)，我們采用AutoCAD 2011軟件對(duì)筒體進(jìn)行零件展開，利用SigmaNest軟件對(duì)零件進(jìn)行切割下料。在切割筒體零件前，我們認(rèn)真對(duì)數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，保證零件切割精度。

2.1 筒節(jié)制作

2.1.1 筒節(jié)下料程序編寫

塔架筒節(jié)下料程序利用SigmaNest軟件編寫，下料程序中包含筒節(jié)定位基準(zhǔn)線信息。

2.1.2 筒節(jié)下料

塔架筒節(jié)下料后需測量每個(gè)零件的尺寸及對(duì)角線長度，測量值在誤差范圍內(nèi)方可送至下道工序。誤差范圍為：筒壁扇形鋼板下料尺寸與理論尺寸誤差不超過1mm。筒節(jié)下料完成后按圖紙使用半自動(dòng)切割機(jī)開焊接坡口并進(jìn)行打磨。特別需要注意的是下料完后要做好標(biāo)記移植，即是把鋼板的出廠編號(hào)移植到每個(gè)下料的零件上。

2.1.3 筒節(jié)卷制

我廠采用中國南通盛利重工機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的恒得利W11S-60X3200X上輥萬能式卷板機(jī)進(jìn)行筒節(jié)卷制。該卷板機(jī)參數(shù)如下：

最大板寬：3200mm；最大板厚：60mm；卷板速度：約4

米/分；電機(jī)功率：56kW

①鋼板吊上卷板機(jī)前。應(yīng)認(rèn)真清潔表面的灰塵、鐵銹等雜物，避免滾板過程中損傷設(shè)備。②將鋼板放入卷板機(jī)，前后進(jìn)行滾壓。滾壓過程中采用圓弧樣板進(jìn)行檢驗(yàn)，直到鋼板的內(nèi)徑滿足圖紙要求。③在卷好的鋼板對(duì)接處點(diǎn)焊，并在筒節(jié)兩端加引弧板。④使用自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行筒節(jié)內(nèi)縱縫的焊接，先從內(nèi)表面焊起，內(nèi)表面焊接結(jié)束后再焊接外表面。

2.2 筒節(jié)與筒節(jié)組對(duì)

筒節(jié)間的組對(duì)采取臥式組對(duì)，每節(jié)組對(duì)時(shí)都要從焊縫位置開始，保證相鄰?fù)补?jié)縱縫錯(cuò)位180°。通過對(duì)多個(gè)筒節(jié)進(jìn)行組對(duì)，形成分段筒節(jié)。

①筒節(jié)組對(duì)前，先測量筒節(jié)對(duì)接處端面的周長，以便確定筒節(jié)組對(duì)錯(cuò)邊量。②選擇一個(gè)筒節(jié)作為組對(duì)基準(zhǔn)筒節(jié)。將基準(zhǔn)筒節(jié)放在固定胎架上，另一節(jié)筒節(jié)放在可移動(dòng)胎架上，將可移動(dòng)胎架慢慢向固定胎架靠攏，直到兩個(gè)筒節(jié)端面的間隙達(dá)到圖紙要求。③塔架總高度為84.146米，但總高度公差僅為±15mm。因此在一節(jié)筒節(jié)與另一節(jié)筒節(jié)組對(duì)完成后，就需要測量組對(duì)誤差。該組對(duì)誤差應(yīng)在組對(duì)下一個(gè)筒節(jié)時(shí)利用焊接間隙消除掉。

2.3 法蘭與筒節(jié)組對(duì)

按圖紙將法蘭與筒節(jié)進(jìn)行組對(duì)，形成法蘭筒節(jié)。根據(jù)金風(fēng)公司的設(shè)計(jì)要求，法蘭與筒節(jié)組對(duì)并焊接完成后，法蘭平面只允許內(nèi)傾。這對(duì)法蘭和筒體組對(duì)的精度提出了很高的要求。經(jīng)過認(rèn)真考慮，我廠最終采用立式組對(duì)法來進(jìn)行組對(duì)，為此我廠設(shè)計(jì)了法蘭組對(duì)平臺(tái)。

①法蘭組對(duì)平臺(tái)由一根圓管及八根工字鋼焊接而成。圓管位于工字鋼中心，8根工字鋼按等分角度焊接在圓管外部。各段塔架法蘭直徑是不同的，因此工字鋼的長度應(yīng)能保證所有法蘭都可以放置在工字鋼上。工字鋼表面用水平儀調(diào)平。②將法蘭放置在法蘭組對(duì)平臺(tái)上，保證法蘭的中心與圓管的中心對(duì)齊。將筒節(jié)吊至法蘭上方進(jìn)行組對(duì)，組對(duì)過程中注意控制法蘭和筒節(jié)的錯(cuò)邊量，并保證筒節(jié)縱縫應(yīng)位于法蘭兩螺栓孔之間。③為了保證法蘭與筒節(jié)的組對(duì)精度，組對(duì)后、焊接前應(yīng)進(jìn)行法蘭平面度的檢測。如發(fā)現(xiàn)平面度超差，應(yīng)進(jìn)行重新組對(duì)，直到平面度滿足要求為止。

2.4 分段筒節(jié)與法蘭節(jié)最終組對(duì)

①組裝方法。分段筒節(jié)與法蘭筒節(jié)采用臥式組對(duì)。將分段筒節(jié)放在固定胎架上，將法蘭筒節(jié)放置在可移動(dòng)塔架上。組裝前認(rèn)真測量筒節(jié)對(duì)接處端面的周長，用激光經(jīng)緯儀檢查組裝端口的平面度公差。測量數(shù)據(jù)合格后，將可移動(dòng)胎架慢慢向固定胎架靠攏，直到兩個(gè)筒節(jié)端面的間隙達(dá)到圖紙要求。②法蘭筒節(jié)與分段筒節(jié)應(yīng)在松弛狀態(tài)下組對(duì)，不能采用外力強(qiáng)行組對(duì)。③組裝后在筒體接口處燒定位焊。定位牢后測量單段筒節(jié)長度、兩法蘭端面的平行度、同軸度。測量值應(yīng)滿足圖紙要求，否則應(yīng)進(jìn)行重新組對(duì)。

2.5 塔架門框的安裝

①塔架門框與筒體焊接應(yīng)在法蘭焊接完成后進(jìn)行。②塔架門框與筒體的焊接采用氣體保護(hù)焊，焊縫需完全熔透。③塔架門框與相鄰?fù)补?jié)縱縫應(yīng)相互錯(cuò)開。

2.6 塔架附件焊接與組裝

①附件的焊接必須在塔架主體完工后進(jìn)行。②塔架附件焊接采用氣體保護(hù)焊或手工電弧焊，焊接人員需具備相應(yīng)的資格證書并需持證上崗。③附件的焊接位置不得位于塔體焊縫（縱縫和環(huán)縫）上，與塔體焊縫（縱縫和環(huán)縫）的距離應(yīng)不小于100mm，受結(jié)構(gòu)限制最小距離50mm。④附件焊前清除表面銹蝕、油污，焊條按說明書要求進(jìn)行烘烤。

3 塔架的焊接條件及要求

①對(duì)于塔架筒體、法蘭、基礎(chǔ)環(huán)及門框的焊接操作者，其資質(zhì)應(yīng)為持有具有資質(zhì)的壓力容器的焊工，其余焊接工作應(yīng)由技能熟練并持有焊工證的焊工擔(dān)任。所持有的證書必須在有效期內(nèi)。②焊接環(huán)境溫度應(yīng)>0℃（低于0℃時(shí)，應(yīng)在施焊處100mm范圍內(nèi)加熱到15℃～50℃），相對(duì)濕度<90%。③塔架需作所有類型焊縫機(jī)械性能檢驗(yàn)，在施焊塔架同時(shí)，按相同要求制作筒體縱縫焊接試板，產(chǎn)品焊接試板的厚度范圍應(yīng)是所代表的工藝評(píng)定覆蓋住產(chǎn)品厚度范圍之內(nèi)，如縱向焊縫的焊接工藝評(píng)定覆蓋范圍不同時(shí)，應(yīng)分別制作焊接試板。

4 塔架涂裝

我廠該項(xiàng)目采用的是金風(fēng)公司要求的C5涂料防腐方案，涂料采用永新牌產(chǎn)品，配套如表1。

5 結(jié)束語

2015年12月，該承接的湖北麻城蔡家寨項(xiàng)目25套塔架全部交付并安裝，塔架的質(zhì)量得到了業(yè)主的好評(píng)。通過該項(xiàng)目，我廠在湖北風(fēng)電塔架制造領(lǐng)域打響了名聲！令人欣喜的還有，我廠通過該項(xiàng)目總結(jié)出了一套成熟的塔架制造流程，特別是“塔筒組對(duì)平臺(tái)”和“塔筒內(nèi)縱縫焊接架”在實(shí)際建造中有效提高了建造速度和精度。本文既是對(duì)湖北麻城蔡家寨項(xiàng)目塔架建造技術(shù)的一個(gè)總結(jié)，也是為今后我廠再承接塔架建造項(xiàng)目提供有力的技術(shù)支持。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陳克，付英杰，苑宏智，吳熙萍.風(fēng)力發(fā)電塔架制造技術(shù)[A].全國焊接工程創(chuàng)優(yōu)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集[C].2011.

[2] 王書海.風(fēng)電塔架制造工藝探討[J].中國科技縱橫，2013（4）：133-133.

[3] 曹振峰.風(fēng)力發(fā)電塔架筒體制造工藝細(xì)節(jié)分析[J].新疆農(nóng)機(jī)化，2009（2）：30-31.