風(fēng)電塔筒T型法蘭平面度及內(nèi)外傾檢測(cè)研究

趙學(xué)理

【摘 要】論文通過對(duì)目前風(fēng)電塔筒生產(chǎn)中T型法蘭平面度及內(nèi)外傾檢測(cè)各種方法和觀點(diǎn)的討論研究，分析了T型法蘭與L型法蘭檢測(cè)的差異性，糾正了當(dāng)前風(fēng)電塔筒行業(yè)內(nèi)對(duì)T型法蘭檢測(cè)的常見誤區(qū)，總結(jié)出T型法蘭平面度及內(nèi)外傾檢測(cè)的最佳方法，對(duì)提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電塔筒;T型法蘭;平面度;內(nèi)外傾;檢測(cè)方法

【中圖分類號(hào)】TM63? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）01-0169-02

1 引言

鍛造法蘭是風(fēng)電塔筒的關(guān)鍵連接件、支撐件和受力件，長(zhǎng)期在高空各種惡劣天氣環(huán)境和復(fù)雜風(fēng)力交變載荷下承受拉伸、彎曲和剪切等作用力，對(duì)生產(chǎn)制造和安裝有很嚴(yán)格的要求，其中法蘭平面度和內(nèi)外傾是一項(xiàng)非常重要的幾何指標(biāo)，它將直接影響兩片法蘭之間的結(jié)合程度及塔筒預(yù)緊狀態(tài)。

目前風(fēng)電行業(yè)鋼制塔筒采用的基礎(chǔ)過渡段連接方案，有基礎(chǔ)環(huán)連接和預(yù)應(yīng)力錨栓連接兩種形式?；A(chǔ)環(huán)連接在行業(yè)初期的基礎(chǔ)施工中處于壟斷地位，技術(shù)相對(duì)成熟，但基礎(chǔ)環(huán)與頂面混凝土的防水密封以及下法蘭附近的應(yīng)力集中問題是該結(jié)構(gòu)形式的薄弱環(huán)節(jié)，而預(yù)應(yīng)力錨栓連接方式的塔筒基礎(chǔ)受力特性明確，吸能性能更好，加工周期短，而且成本較基礎(chǔ)環(huán)連接略有降低，所以在近幾年得到大力推廣和應(yīng)用，有后來者居上的趨勢(shì)。相對(duì)于基礎(chǔ)環(huán)結(jié)構(gòu)采用L型法蘭與塔筒連接，預(yù)應(yīng)力錨栓結(jié)構(gòu)需要使用T型法蘭與塔筒連接，因此在塔筒法蘭平面度及內(nèi)外傾檢測(cè)中出現(xiàn)了對(duì)T型法蘭檢測(cè)的需求[1]。

2 L型和T型法蘭檢測(cè)現(xiàn)狀

風(fēng)電塔筒常規(guī)使用的法蘭是L型法蘭（如圖1），行業(yè)內(nèi)平面度及內(nèi)外傾檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)較豐富，各塔筒制造商的檢測(cè)方法基本一致，以常用的瑞典Damalini AB公司生產(chǎn)的Easy-laser系列激光測(cè)平儀為例進(jìn)行檢測(cè)，取法蘭外緣三點(diǎn)確定一個(gè)基準(zhǔn)平面，根據(jù)法蘭直徑大小，分別在L型法蘭的內(nèi)緣和外緣取若干點(diǎn)，測(cè)得兩圈數(shù)據(jù)，通過儀器設(shè)置在最佳平面基礎(chǔ)上，將最低點(diǎn)置零，其偏差值都為正，然后以外圈為基準(zhǔn)時(shí)最佳平面平移到最下面時(shí)的最大值即為L(zhǎng)型法蘭平面度。同時(shí)，以外圈減去內(nèi)圈數(shù)據(jù)的差值作為內(nèi)傾度，出現(xiàn)負(fù)值即為法蘭外傾。通常L型法蘭嚴(yán)禁出現(xiàn)外傾。

但對(duì)于T型法蘭（如圖2）的檢測(cè)，由于國(guó)內(nèi)外各家設(shè)計(jì)方對(duì)于T型法蘭平面度及內(nèi)外傾的要求不同，允許的偏差范圍也存在差異，所以實(shí)際檢測(cè)過程中出現(xiàn)了各種不同的測(cè)量方法，其中有些方法最終達(dá)到了異曲同工的目的，但也有部分測(cè)量方法是存在理解誤區(qū)的，不能準(zhǔn)確反映T型法蘭的平面狀態(tài)，或者造成成本增加、效率降低等問題。以下我們從不同角度對(duì)常見的檢測(cè)方法進(jìn)行分析研究。

3 T型法蘭測(cè)量圈數(shù)分析

通常測(cè)量一圈或兩圈數(shù)據(jù)的方法，都是將T型法蘭看做L型法蘭進(jìn)行檢測(cè)，方法與L型法蘭檢測(cè)一致，但由于T型法蘭寬度比L型法蘭明顯增加，有的設(shè)計(jì)甚至T型法蘭寬度已達(dá)到L型法蘭的兩倍，這種情況必然導(dǎo)致同樣的檢測(cè)圈數(shù)所得數(shù)據(jù)覆蓋率的減少。另外，有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：相對(duì)于L型法蘭與筒體的連接焊縫位于法蘭外側(cè)，T型法蘭的連接焊縫位于法蘭中部，主要受力位置也在法蘭中部，所以確保T型法蘭中部平面度符合要求即可，這種觀點(diǎn)對(duì)于T型法蘭兩側(cè)數(shù)據(jù)的忽略相當(dāng)于放棄了對(duì)法蘭內(nèi)外傾范圍的要求，這對(duì)于T型法蘭安裝后，兩側(cè)螺栓連接間隙的控制是不利的，所以無論采用一圈還是兩圈測(cè)量數(shù)據(jù)所得的平面度都不夠準(zhǔn)確。在T型法蘭內(nèi)緣、中心、外緣三圈取點(diǎn)測(cè)量的方法，可以確保數(shù)據(jù)覆蓋率不低于L型法蘭測(cè)量的比例。同時(shí)，可以通過足夠的數(shù)據(jù)分析對(duì)T型法蘭兩側(cè)內(nèi)外傾大小實(shí)現(xiàn)控制，以達(dá)到安裝后法蘭面緊密貼合的目的，所以采用三圈法更利于準(zhǔn)確檢測(cè)T型法蘭平面度及內(nèi)外傾。

4 T型法蘭整體平面度

前面介紹的L型法蘭常規(guī)檢測(cè)方法中，由于連接焊縫位于法蘭外側(cè)，應(yīng)優(yōu)先保證安裝時(shí)法蘭外緣良好結(jié)合，取法蘭外緣三點(diǎn)作為基準(zhǔn)平面，最終得出的最大值為兩圈數(shù)據(jù)最大值，結(jié)合L型法蘭可以內(nèi)傾，不準(zhǔn)外傾的要求，該最大值實(shí)為外圈數(shù)據(jù)最大值，由此體現(xiàn)的L型法蘭平面度是可以滿足設(shè)計(jì)需求的[2]。但對(duì)于T型法蘭，連接焊縫位于法蘭中部，應(yīng)優(yōu)先保證安裝時(shí)法蘭中部良好結(jié)合，通常以中心三點(diǎn)確定基準(zhǔn)平面，最終測(cè)得的最大值為3圈數(shù)據(jù)最大值，即最高點(diǎn)的測(cè)量值與基準(zhǔn)平面的距離，而常規(guī)的內(nèi)外傾要求難以同時(shí)控制兩側(cè)的法蘭錐度走向，此時(shí)再通過最大值表征平面度就不夠準(zhǔn)確了。所以對(duì)于T型法蘭應(yīng)該考慮法蘭的整體平面度，即所有各圈測(cè)量數(shù)據(jù)的綜合體現(xiàn)，在確定基準(zhǔn)平面后，應(yīng)以測(cè)量所得峰峰值（最高點(diǎn)測(cè)量值與最低點(diǎn)測(cè)量值之差）作為法蘭整體平面度。此時(shí)要滿足整體平面度的要求就需要確定中心基準(zhǔn)面的同時(shí)，兼顧法蘭內(nèi)緣與外緣各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這樣能夠更準(zhǔn)確地體現(xiàn)T型法蘭平面度的實(shí)際狀態(tài)。

5 T型法蘭內(nèi)外傾的研究

關(guān)于法蘭內(nèi)外傾程度，可以理解為法蘭的錐度，對(duì)于L型法蘭能夠允許一定程度內(nèi)傾，但不允許出現(xiàn)外傾（也可稱為外翻）。這主要源于對(duì)法蘭連接螺栓鎖緊和受力情況的考慮，如法蘭一定程度內(nèi)傾，對(duì)接后螺栓連接部位存在一定間隙，會(huì)使螺栓鎖緊后承受沿螺栓軸心線方向的反向作用力，有利于法蘭面預(yù)緊貼合，相反如果出現(xiàn)明顯外翻現(xiàn)象，即法蘭對(duì)接后外緣出現(xiàn)間隙，筒體一部分支撐力會(huì)轉(zhuǎn)移到連接螺栓上，導(dǎo)致螺栓受力復(fù)雜，對(duì)塔筒穩(wěn)定性和使用壽命造成影響。對(duì)于T型法蘭，理想狀態(tài)是存在一定程度的內(nèi)緣內(nèi)傾，外緣外傾，所以有觀點(diǎn)認(rèn)為測(cè)量T型法蘭錐度時(shí)要達(dá)到這樣的要求，但在實(shí)際生產(chǎn)中，焊后T型法蘭即使采用火焰矯正等工藝手段也難以實(shí)現(xiàn)這種狀態(tài)，除非對(duì)T型法蘭采購(gòu)時(shí)提出預(yù)置內(nèi)外傾余量的要求，但這樣必然會(huì)導(dǎo)致法蘭采購(gòu)成本的增加。

實(shí)際上T型法蘭在按照三圈數(shù)據(jù)整體平面度要求進(jìn)行控制時(shí)，已在一定程度上限制了法蘭兩側(cè)內(nèi)外傾的走向，不必再過分追求內(nèi)緣內(nèi)傾，外緣外傾的狀態(tài)也可滿足一般設(shè)計(jì)要求。如果需要關(guān)注T型法蘭的錐度（即內(nèi)外傾）數(shù)值，可以用中心圈數(shù)值分別減內(nèi)圈和外圈數(shù)值，所得差值的絕對(duì)值最大值即為T型法蘭錐度。有的觀點(diǎn)認(rèn)為應(yīng)該像L型法蘭一樣用外圈數(shù)值減內(nèi)圈數(shù)值，確保所有值為正，實(shí)現(xiàn)T型法蘭的整體內(nèi)傾，但這種要求實(shí)際意義并不大，反而會(huì)增加火焰矯正工作量，降低生產(chǎn)效率，且過多的火校對(duì)塔筒原材料性能是不利的，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡可能減少火焰矯正措施的使用[3]。

6 結(jié)語

以上通過對(duì)各種檢測(cè)方法的分析研究，總結(jié)出一種相對(duì)科學(xué)、準(zhǔn)確的T型法蘭平面度及內(nèi)外傾檢測(cè)方法：測(cè)量?jī)?nèi)緣、中心、外緣三圈數(shù)據(jù)，以中心圈為基準(zhǔn)面，三圈峰峰值作為T型法蘭整體平面度。以中心圈數(shù)據(jù)分別減去內(nèi)圈和外圈數(shù)據(jù)所得差值的絕對(duì)值最大值作為T型法蘭錐度（即內(nèi)外傾）數(shù)值。使用這種方法不僅測(cè)量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，而且現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行起來方便、可靠，提高了檢測(cè)效率，也一定程度減少了焊后的火焰矯正。另外，從設(shè)計(jì)角度對(duì)風(fēng)電塔筒T型法蘭平面度及內(nèi)外傾制定要求時(shí)，也應(yīng)同時(shí)考慮具體檢測(cè)方法和需要達(dá)到的效果，結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，盡量使檢測(cè)和矯正具有可行性和可操作性，避免籠統(tǒng)、模糊的平面度要求造成檢測(cè)方法不統(tǒng)一及結(jié)果的多樣性，這樣才能使風(fēng)電塔筒T型法蘭平面度及內(nèi)外傾要求在企業(yè)的生產(chǎn)過程中被良好執(zhí)行和準(zhǔn)確控制。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉嬪，等.風(fēng)電機(jī)組預(yù)應(yīng)力錨栓基礎(chǔ)局部承壓分析[J].西北水電，2015（04）：99-101.

【2】張漢生.風(fēng)電塔筒制造工藝對(duì)法蘭平面內(nèi)傾度的影響研究[J].數(shù)字化用戶，2013（26）：23.

【3】袁建華.兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架的檢測(cè)[J].機(jī)械工程師，2016（09）：167-168.