风电塔筒的卷制和装配工艺研究

郑振权

摘要：风电塔筒的椭圆度、装配控制是塔筒质量控制的要点，为了控制好塔筒的质量，就需要做好卷制和装配工作的控制。本文就研究了如何进行塔筒的生产，研究加工的工艺和作业次序，提高塔筒的生产质量。

关键词：风电塔筒;卷制;装配工艺;研究

随着环境问题日益严峻，风电成为了电力行业的重要发展方向。海上风电能源具有更高的能源效益，不占用土地、噪声污染少，所以海上风电系统将会有快速的发展。风电塔筒是风机的基础，为了保证正常发电就需要控制风电塔筒的质量。

1 塔筒卷制和椭圆度的控制

1.1 卷制的准备

根据设计中对圆弧尺寸的要求，制作内圆弧样板，如果有特殊要求，则制作外圆弧样板。制作前要检查钢板的表面质量，并且清理表面異物。检查边缘切割渣是否被清理。钢板在卷制之前必须要打磨纵缝，以提高焊接质量，并且选择正确的圆弧样板，保证筒节和筒号对应。

1.2 风电塔筒的卷制工艺

筒节的卷制工作会经过压头、卷制、尺寸检验、焊点固定这几个步骤，样板和管内壁的贴合间隙偏差需要在2毫米以内，并且保证卷制过程中，弧度是均匀的。如果上料时没有用中辊配合钢板输送床确保端部对齐，可能会导致窜角的情况，所以需要在卷制中做好控制[1]。上辊保持一定的倾斜度，对一端的头部进行预弯范围在200到300毫米的圆弧，同时用样板检查大小口的端部，在合格之后才能够继续进行后续的卷制工作。

卷制工作需要一次性完成，卷制时要做好预压头工作，并且避免机械损伤，如果出现机械损伤严重的位置需要进行修磨，控制好修磨的速度，避免发生事故。卷制的过程中要做好对脱落的氧化皮的处理，并且注意在卷制过程中的成型情况，用内弧样板来检查端部，保证符合凹凸度要求。也需要控制好回弹量，使同断面的最大、最小直径差值小于3毫米。卷制结束之后使用二氧化碳气体保护焊进行点固焊，点固焊的焊缝长度在30-40毫米，间距为300-400毫米。

1.3 圆度的检查

完成焊接后要对圆筒的圆度进行检查，同时检查焊接点外部的情况，矫正焊接变形。用铁皮样板对局部椭圆进行检测，然后使用盒尺来测量管材的圆度，以管材的四分之一管段作为基准，测量整个管材的圆度[2]。根据管径来确定纵缝接口的间隙大小，通过调整胎膜保证符合要求。测量的过程中需要做好标记和记录，一般将测量好的尺寸在钢管上记录。并且检查时要控制辅助装置的高度，避免因为检查导致圆弧的形状受到影响，甚至出现永久变形。带有预弯头的筒节，二次切割时要保证尺寸准确，厚度方向的切割面应该和板面垂直。

1.4 二次校圆和椭圆度测量

二次校圆工作在纵缝焊接完成之后进行，校圆之前需要先用气刨切除的方式卸下引弧板，然后使用三辊卷板机进行校圆。通过二次校圆，保证圆弧能够自然过渡，并且保证纵缝处的凹凸度小于3mm。椭圆度测量使用激光测距仪，测量方向在45度位置，并且记录好测量值。控制椭圆度的公差低于2毫米，对于有特殊加工要求的，需要进行更严格的控制。

1.5 焊缝的质量控制

塔筒的工作环境比较差，所以必须要保证严格控制工艺才能够有足够的使用寿命。对焊缝检查一般使用超声波检验的方法，或者用射线检验保证质量[3]。对焊缝进行100%探伤，探伤标准一般按照NB/T47013一级执行。焊接的质量控制中，保证外观不出现咬边，没有凹坑和飞溅，并且没有焊瘤，控制好焊缝的高度和宽度。

2 塔筒装配的工艺控制

2.1 保证塔节对齐

对于组对的塔节，需要先测量塔节的外周长，并且计算整体均匀分布后的错边量。在对齐原则上，需要根据客户的要求进行，如果客户要求采用中间对齐的原则，就需要考虑板厚差，计算错边时就要加上板厚差[4]。如果客户要求以外侧对齐为原则，那么上塔节的周长差值要控制在12毫米以内，错边控制在3毫米以内。其他情况下，则根据客户允许的最大错边进行计算，如果有风机客户规定错边不能超过相邻薄板厚度的10%，最大允许错边值也要控制在3毫米以内。有间隙或者错边存在，在调节的时候可以使用组对机调节塔节的方法。如果有局部错边的情况，而且不能通过上述方法组对调节，就需要使用组对工装调整的方法，工装焊点的位置在坡口的边缘，弧焊时要能够对焊点的位置完全覆盖。

2.2 塔架组对和焊接

组对的时候一般要在外侧画出0°、90°、180°、270°的位置线，并且在组对之前清理坡口的油污、氧化皮等等，通过打磨保证表面露出金属光泽。组对的时候需要避免出现十字接头的情况，以避免有应力叠加。相邻的筒体对接的时候，纵缝需要错开180度。如果采用卧式组对，还要控制法兰筒节的偏移量。焊接的过程中，一般采用埋弧焊的方法，一般焊接环境温度在0℃以上时不需要预热处理，必须要清理焊接的坡口，保证冲击性能和韧性都能够满足要求[5]。焊接后如果塔筒法兰的平面度和内倾度超差，不能使用打磨修正的方法。如果出现外翻的情况需要通知技术部门进行处理。如果需要使用火焰矫正的方法，需要对加热区域的温度做好控制，一般要控制在500℃以下，同时要保证焊接的过程中，不能导致法兰的损坏。焊接的过程中，必须要根据焊接工艺的评定和技术部门的参数要求进行焊接工作，焊接接头需要进行自检，自检合格再通报专业人员进行检测，如果自检有不合格情况，需要及时处理缺陷，对于同一个位置的挖补要控制在2次以内。

3结束语

为了保证风电塔筒的质量控制，必须要加强相关的研究，并且增加相关工艺和检测手段，制作过程中使用动态的方式进行质量的监控，减少外部因素对质量的影响，确保风电塔筒的制造质量。装配时需要根据客户的要求进行灵活调整，以便实现质量管理的目标。

参考文献：

[1]窦建荣，朱军. 风电塔筒的卷制和装配工艺研究[J]. 科技创新与应用，2017（16）：28-29.

[2]李生福. 风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺分析[J]. 中国战略新兴产业，2017（28）：174.

[3]杨万全. 风电塔筒制作法兰平面度控制研究[J]. 酒钢科技，2014（02）：14-17.

[4]郭景红. 风电塔筒制作过程研究[J]. 科技与企业，2013（17）：285.

[5]薛端阳.风力发电机塔筒制造的过程控制方案 [J]. 沈阳大学学报（自然科学版），2013，25（6）：481-484.

（作者单位： 华电曹妃甸重工装备有限公司）