风电塔筒制作技术及质量控制分析

王剑锋

摘要：本文主要针对风电塔筒制作技术展开探讨，分析了风电塔筒制作技术的要点，以及在制作的过程中应该采取哪一些质量控制的方法，明确了质量控制的措施，希望能够为今后的风电塔筒制作工作提供参考。

关键词：风电塔筒，制作技术，质量控制

前言

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。

1、塔筒制造流程

进入二十一世纪以来，能源和环境问题日益突出，成为当前国际政治经济领域的热点问题，也是国内社会经济发展的基础性重大问题。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。国家“十一五”规划制定了2010年单位GDP能耗降低20%、主要污染物排放总量减少10%的目标。可是，2006年与2007年，我国已经连续两年没有实现预期的节能降耗和污染减排目标。因此，能源结构的调整势在必行，大力发展可再生能源迫在眉睫。

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。我国是风能资源大国，据初步估算，就50米高度而言，陆地可利用的风能资源约为60-100GW，海上风能资源约为10-20GW，位居世界第三。到去年年底，全国风电机组累计装机容量达到1215.28万千瓦，位列全球第四，标志着我国风电产业进入高速发展时期。按照中国工程院对我国可再生能源发展策略的研究结果，在2010年到2020年期间，可再生能源将占总能源需求的10%（不包括水能），其中并网的风能预期达到3%，即到2020年风电装机总容量将达到80GW。由此可见，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。

首先选择优质钢板下料，接着采用专业机械将钢板卷筒并检验其圆柱度，检验合格后焊接卷筒纵缝，然后安装法兰并且进行环缝焊接，确保连接强度，再就是将每一个卷筒拼装焊接起来，整体焊接完成后要进行防腐处理，防腐处理后安装内饰，最后就是进行包装运输。

塔筒制造过程中涉及到的每一个焊接部分都是质量控制点，焊接完成后都需要使用专业的探伤仪进行焊缝探伤，检测焊缝中是否含有杂质或者是气泡，确保焊缝的牢固性。

2、塔筒制造方案

2.1 材料准备及检验

采购回来的钢板、法兰等材料要检验其外观尺寸，达到一定的合格率才可以验收。每采购一批钢板都要随机抽取总数量的10%进行全方面检验，质量达到JB/T4730.3-2005Ⅱ级才算合格。而环锻法兰检测外形合格后除了要随机抽取总数量的10%进行UT检测外，还要进行MT检测。UT检测结果要符合JB/T4730.3I级标准要求，MT要满足JB/T4730.4I级标准要求。

2.2 钢板下料

钢板下料采用的是数控切割机。首先根据工艺要求进行编程，校验无误后将程序输入数控切割机，然后标记出钢板的编号，进给方向，厚度等，最后由数控切割机按照编写程序进行切割。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，而且要选择五个以上的点进行测量然后取平均值。下料合格后按照工艺卡片的要求，切割瓦片的坡口，方便之后进行环缝和纵缝的焊接，坡口的尺寸也要符合工艺规定。切好坡口后要进行打磨，使其平整光滑，便于装载运输。

2.3 卷板及校圆

卷板机是对比样板尺寸进行的，首先制造弦长1.2m的标准样板，然后卷板机根据样板的尺寸来一点点卷起钢板，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3mm，圆柱度的要求为：Dmax-Dmin≤0.5D%。

2.4 纵缝焊接

纵缝的焊接一般分两次进行，内缝焊和背缝焊。先进行的是内缝焊，焊接完成后整个卷筒也就完全固定了，接着彻底清除背缝的杂质，露出焊缝坡口金属，使得背缝的深度大致相同，焊接也就更容易保证尺寸精度。如果纵缝的宽度大于1mm，则必须先进行气保焊，为正式的焊接打底。焊接完成后要对其进行全方位超声波探伤，达到Ⅰ级才算合格。探伤后要检查焊缝外观，不合格的要加以处理。此外，灭弧也要采用专业的方法，严禁采用敲打法灭弧。

2.5 拼装（法兰拼装、大节拼装）

拼装法兰节要在专门的拼装平台上进行，在拼装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，而且管壁要严格对齐，错位不得超过1.5mm。拼装完成后要在外部进行封焊，确保整体焊接的牢固性。大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拼装一致，但是要求更高。拼接完成后要进行检测，例如测量整体塔筒的直线度和高度，环缝焊接的错位量，法兰位置度，表面光滑度等，这些测量参数都要符合对应国标的要求。

2.6 环缝焊接

环缝焊接也是先进行内缝焊接，再进行外缝焊接，其要求和纵缝焊接一致。焊接的温度要大于100摄氏度，小于250摄氏度，而且焊接不能在非焊接区域引弧，也不允许随意将筒体接地，必须采用专用的接地方式。整个焊接过程中要根据实际情况调整焊接顺序，一道工序完成检查合格后才能进入下一道工序。

2.7 附件拼装及焊接

按照设计所要求的步骤逐个拼装并焊接附件。这些附件不需要太高的精度要求，大都采用手工焊。但是手工焊的焊条必须进行烘烤，焊接时焊接工也要配备保温桶用来保存焊条。

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？C。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溫度值。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，并经检验合格后，可运往现场。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、上法兰进行米字型支撑固定。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，2017.89

[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，2018.14