风电塔筒制作技术及质量控制

风电塔筒制作技术及质量控制

帖晓华

江苏神山风电设备制造有限公司 江苏省盐城市 224400

【摘要】风电塔筒制作有很多工程也有非常多的工序在制作的过程中要采取更加科学合理的制作技术，才能够提升制作的质量，与此同时在制作的过程中必须要做好质量控制，才能够确保制作的效果。

【关键词】塔筒；制造；质量；检测

进入二十一世纪以来，能源和环境问题日益突出，我国能源结构中煤电比例过高的问题十分严重，燃煤发电对环境、气候、水资源、交通运输等造成了很大压力。绿水青山就是金山银山。风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，也是最具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式，以风力发电为龙头的清洁电源形式对于改善我国电源结构，实现能源开发，对环境友好、可持续发展以及二氧化碳减排具有重要的战略地位。

风电塔筒做为风力发电机组的基础骨架支撑，同时兼具电力输送，运行维护作用，对整个风电发电机组全寿命安全运行起着至关重要的作用。风电塔筒的制造有一定的制作步骤和质量控制措施，其主要材料有钢板、法兰、油漆，内饰件材料，焊接材料，紧固件，成品构件等。

　1塔筒制造流程 　　首先选择优质钢板下料并开制坡口，接着用卷板机将钢板卷筒，纵缝焊接，卷筒复圆，尺寸检查并圆度合格后，进行焊缝无损探伤，然后筒节间与法兰进行组对，进行环缝和内焊件焊接，整体焊接检验和尺寸检验合格后进行防腐处理，最后内附件拼装，终检合格后包装运输。 　　塔筒制造过程中涉及到的每一个步骤都是质量控制点，焊接完成后都需要进行焊缝探伤和尺寸检查，确保焊缝质量使其符合制造要求。 　　2塔筒制造方案 　　2.1材料准备及检验 　　钢板、法兰等原材料须有质保书及其他合格证明文件，进行外观，尺寸，平面度倾斜度等形位公差和无损复验。可按来料批次及数量多少进行抽检或者全检。钢板按照不同板厚，炉批号取样并送交有资质的第三方进行力学性能和化学成分复验，法兰试块同样送交复验。送检时注意原材料制造信息的移植。 　　2.2钢板下料 　　钢板下料采用的是数控切割机。首先根据塔架尺寸图，绘制各筒节展开图，导入展开图进行编程，切割前需预喷粉，校验无误后下料切割。切割完成后要检验其尺寸，长度误差小于2mm，宽度误差要小于2mm，对角线误差小于3mm。直筒节可喷涂四分度线及上下口标记，方便后道工序焊接。做好钢板追溯信息移植。下料合格后按照焊接工艺要求开制坡口，若相邻筒节板厚差大于4mm的需要开制过渡坡口。

2.3卷板及校圆 　　钢板卷圆是对比样板尺寸进行的，预制800mm及以上的标准样板，然后卷板机根据样板来一点点卷制钢板。卷筒和样板的间隙不得超过2mm。卷板完成并检验合格后要进行卷筒加固，防止其变形，一般采用的方式是在坡口处点焊，这样既可以加固，又可以很容易的清除。纵缝的焊接间隙控制在2mm左右，两焊接边的差值小于2mm，对于不同板厚的钢板，任意表面的凹凸度要求不同，但最大值不得超过3mm。单个筒节任意断面圆度的要求为：Dmax-Dmin≤0.5D%。 　　2.4纵缝焊接 　　纵缝焊接须有一定长度的引弧板和熄弧板，待焊接完成去除时应预留1-3mm余量，再打磨并恢复焊缝坡口。应按照焊接工艺文件，选择符合要求的焊材焊接。对接焊缝的翘边量，对于不同板厚要求也不同，其最大值不超过3mm。纵缝焊接并回圆后进行无损和尺寸检查，对于不合格的要返修直至合格。

2.5组对（法兰组对、筒节组对） 　　法兰组对要在专门的平台上进行，在组对之前要做好一些准备工作，例如将法兰的坡口面朝上，测算接口处周长，估算可能出现的错位量等。在拼装时必须保证法兰与筒节的间隙很小，而且筒壁要严格对齐，错位不得超过2mm。拼装完成后要在外部进行封焊，确保整体焊接的牢固性。筒节拼装使用大型的对接机将环缝紧密对齐，接下来的步骤和法兰组对一致，但是要求更高。拼接完成后要进行检测，具体可参照筒节和法兰上的四分度线组对，要求筒节纵缝位置位于相邻法兰孔之间，相邻筒节纵缝位置错开180°。同时注意筒节外对齐还是中对齐。严格控制组对间隙和错边量，最终整体大合拢后，整个塔段母线长度和对角线长度差值控制在3-5mm以内，检查焊接前法兰平面度。 　　2.6环缝焊接 　　环缝焊接同样依据焊接工艺文件进行。焊接人员需持证上岗确保焊接质量。焊接完成后进行焊缝外观和无损检查和尺寸检查，如焊接后法兰平面度和塔段直线度，同轴度检查等。法兰焊接只允许内倾，不允许外翻。所有焊接应做好焊接记录和无损检验记录。

2.7附件拼装及焊接 　　按照设计方图纸细分出内焊件。内焊件定位要准确无误，注意内焊件之间角度，位置，高度等相互关系。内焊件的焊接起始和收尾点应避免沿着塔架轴向方向。内焊件焊接应避开筒节纵缝和环焊缝至少50-100mm，需要安装射钉的也可一并划线定位标记。内焊件焊接后无损和尺寸检查。

　3塔筒的防腐、油漆维修和运输 　　塔筒涂漆不能采用滚刷的方法，而必须采用无气喷涂方法。涂漆时，相对湿度不能大于80%，表面温度应比环境空气露点温度高3℃。涂漆不能低于或高于油漆供货商所规定的环境空气和部件表面的最高温度值和最低温度值。对塔筒内、外表面，法兰面及镀锌件有不同的涂装要求。 　　现场对塔筒油漆维修分为三个部分：①彻底去除旧涂层和锈蚀层，金属母材露出要求为Sa2.5级，可采用动力砂轮将需要处理部位打磨成梯度的过渡层。②按照规定的漆膜厚度，采用原始配套方案手刷底漆。③中间漆、面漆施工，可采用直接刷涂或喷涂，来满足原始配套厚度要求。 　　塔筒制作完成即可内附件安装，有电气件的需要做好防雨防潮措施，安装有母线槽的，相间需要绝缘测试。总装检验合格后，可运往现场。运输时塔段按需进行整体外包装，需要单独发运的部件如外部爬梯及平台，底部平台等试拼装后整体发货。需要现场安装的，如塔段间爬梯，导轨对接零部件，采用装箱或集中包装的方式进行附件的运输。箱内须按照要求装配备件、备品，并采取防止损坏、防潮、防尘的措施，与塔架，主设备同时、一并发运。 　　在运输过程中，为了防止法兰变形，采用十号槽钢将塔架下、上法兰进行米字型或者十字撑固定。进行包装时，塔筒在采用包装带缠绕包扎后，放置于运输鞍座上，将毛毡和胶皮铺于鞍座上。为防止雨雪及灰尘进入塔筒内侧，应用防雨布将塔筒两端封堵。 　　4结束语 　　综上所述，本文对风电塔筒制作技术展开探讨，论述了风电塔筒制作技术的关键点，对于制作过程中的措施进行了分析，提出了一些比较可行的质量控制方案，可供今后参考和借鉴。 　　参考文献： 　　[1]徐灏.机械设计手册第四卷[M].北京：机械工业出版社，2017 　　[2]金风兆瓦级系列风力发电机组塔架技术条件[S].新疆金风科技股份有限公司，2018

[3]离岸型风机塔架制作技术规范[S].远景能源有限公司，2018