（武汉华电工程装备有限公司 湖北武汉 436070）
摘要：目前，大型风力发电机组塔架多数采用圆锥、钢制圆柱、以及圆锥和圆柱相结合的筒形塔架，塔架一般分为3～5段。塔架采用整体锻造联接法兰，塔筒板材主要材料为热轧低合金高强度结构钢。
关键词：风电塔筒；制作工艺；
引言
目前国内外百千瓦级以上大型风力发电机组塔架大部分采用钢制圆柱，圆锥以及圆柱和圆锥结合的筒形塔架，筒体板材主要使用高级优质、热轧低合金高强度结构钢，连接法兰均采用整体锻造。
一、塔筒制造工艺流程
（1）筒节：原材料入厂检验→材料复验→钢板预处理→数控切割下料→尺寸检验→坡口加工→卷圆→组焊纵缝→校圆→100%UT检测。
（2）顶法兰：成品法兰→入厂检验及试件复验→与筒节组焊→100%UT检测→平面度检测→二次加工法兰上表面（平面度超标者）。
（3）其余法兰：成品法兰→入厂检验及试件复验→与筒节组焊→100%UT检测→平面度检测。
（4）塔架组装：各筒节及法兰组对→检验→焊接→100%UT检测→检验→划出内件位置线→检验→组焊内件→防腐处理→内件装配→包装发运。
二、风电塔筒制作过程控制
1、钢板下料
采用数控切割机下料、下料前根据工艺进行数控编程，经校核检验无误后再下料操作、下料完成后必须对钢板筒节的编号、方向、方位线等进行标识，并按要求标识出筒节钢板的炉批号或钢板号、筒节的编号等、筒体板材切割尺寸偏差长度方向误差要求±2mm，板宽之差要求≦2mm（至少测5个位置），对角线之差≦3mm〔按照零件工艺卡的要求，切割各筒节的环缝及纵缝的坡口，坡口角度应符合工艺要求，同时必须将坡口及周围30mm范围打磨平整、光滑并露出金属光泽。
2、卷圆及校圆
筒体卷圆前应在板长中心线两端用洋冲打点标记，卷圆前应进行压头预制对口区域约300~350mm宽度圆弧每节筒体卷圆前均要求分中，并标出0°、90°、180°、270°中心线及筒节组对纵缝定位线。卷圆前必须检查滚棍及板面是否有焊瘤铁屑等杂物，卷圆过程中板材表面应避免机械损伤，有严重伤痕的部位应进行修磨，钢板缺陷修整应在不小于钢板最小厚度的情况下按GB/T14977中第5.4条执行。卷制筒体在三轴辊圆机上加工，锥形筒体的滚制可采用分区段对称顺序滚制方法或采用辊圆机上装顶柱滚制方法。卷圆前应根据图纸制作该项目用的圆弧检验样板，样板应光滑平整，检验合格后方可使用。卷制时需用经检验合格的样板随时进行检查筒体曲率，检查时筒体板应处于自然状态。定位焊前应将坡口面及其两侧各30mm范围内的所有杂物、锈斑和油污等用砂轮机打磨干净，直至露出金属光泽。定位焊均应在筒节的外侧，采用CO2气体保护焊焊接。组对点焊时应保证对接间隙0.5-2mm，错边量<1mmmm。焊缝充分冷却，经UT检验合格后，筒体回到滚板机进行矫圆，测量筒节的弧度、大小口直径等，控制筒体任意截面圆度公差为（Dmax-Dmin）/D≤0.005(Dmax为测量出的最大外径，Dmin为测量出的最小外径。D为理论外径)，测量时应完全松开压辊，让筒节处于自然放置状态。筒节制作完毕进行清整，筒体内外表面不允许存在焊疤、擦伤等缺陷。
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3、组对（法兰组对、筒节组对）
法兰节的组对在法兰拼装平台上进行，组对之前必须先测量法兰节筒节和法兰对接处的管口周长，估算错边量、组对时将法兰有坡口的管口（上法兰颈部朝上）朝上，在法兰上放出梯子安装中心线、门中心线、导电轨中心线、筒节纵缝位置、0°，90°，180°，270°象限线等方位线，并作出明显的标记拼装时法兰与筒节之间不留间隙，管壁外边对齐，局部错边量小于1.5mm。组对合格后在外壁焊缝处封焊、单元节拼装在环缝组对机上进行、每节筒节拼装前，都必须检测管口周长值以预估错边量、周长值相差较大的不许强行拼装、组对时各筒节之间的纵缝必须相错180°，筒节之间的间隙小于2.0mm，筒节外壁对齐，局部错边不超过2mm。筒节组对合格后，在外缝封焊，封焊必须牢固、单元节拼装完毕，必须按要求进行如下检查:环缝对口错边量、环缝对口间隙、环缝棱角度和纵向表面局部凹凸度、塔筒直线度和高度、筒体两端面平行度和同轴度、法兰孔的位置度等。环缝对口错边量δ≦0.1mm，且最大不超过2.0mm，在测量对口错边量δ时，不应计入两板厚度差值，t为钢板公称厚度（mm）环缝对口间隙b≦2mm。
4、环缝焊接
焊接时先焊内环缝，然后外缝清根，焊接外环缝〔清根必须彻底，露出焊缝坡口金属光泽后方可施焊、焊接要求详见焊接工艺卡、焊接时要求控制层间温度在100-250℃，焊接线能量不大于39kJ/cm，以保证焊缝冲击功要求。焊接工作不允许在筒体非焊接部位进行接地和引弧，不允许在筒体的任意部位焊接把手或接地线等，接地线必须采用专用工装、焊接使用的焊材必须按规定进行烘干，当多层焊接时，必须彻底清除前一层焊道的熔渣等缺陷、焊缝同一部位的返修次数不能超过两次、焊缝起始和结束端300mm内不允许出现纵向焊缝、即塔筒焊缝T字头附近300mm内，不允许出现焊缝接头，法兰节的焊接，必须控制法兰的内倾度，焊接过程中，采用长度适中的铝型材，贴紧法兰面，根据实际变形情况，调整焊接顺序及刨缝清根深度.检查合格后方可进入下道工序。
5、焊缝的检查
所有焊缝外观均要求进行100%外观检查。外观检验用肉眼或低于10倍放大镜检查，焊缝与母材应圆滑过渡，表面不得有任何缺陷。焊缝质量必须满足GB/T19418 B级的要求。焊缝表面成型应均匀、致密、平滑的向母材过渡，余高应区域零值，焊缝及热影响区不允许有裂纹、焊瘤、夹渣、气孔、漏焊、烧穿、未熔合、弧坑等缺陷。焊后应将熔渣、毛刺等打磨清理干净。焊缝外形尺寸超出规定值时，应进行修磨，允许局部补焊。无损检测要求在外观检测合格后进行，无损检验人员应应由取得相关项目无损检测Ⅱ级或Ⅱ级以上资格证书者担任。无损检测应在焊后24小时（包括返修焊缝）后进行，同时NDT人员必须是在收到焊缝外观检验合格报告后才可以实施NDT检测。避免因外观的不规则形态造成NDT人员对材料内部质量的判断。
6、塔筒的防腐及油漆维修
塔筒打砂或抛丸前应磨去焊道飞溅，去除锐边和影响涂装质量的钢结构缺陷，清除表面油污。打砂或抛丸用的磨料采用钢丸、钢丝段和棱角砂，其钢丸的粒度应在0.8～1.0mm之间，硬度在40 ～50Rc之间，钢丸、钢丝段和棱角砂掺和比为1：0.2：0.2。打砂前需用螺栓拧入螺纹孔中保护螺纹孔，涂漆表面处理应符合Sa2.5级，粗糙度为Rz50－60微米左右。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%。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。涂层厚度低于250微米的可按ISO2409标准的划格法进行检查试验作参照，应达到 “0”或“1”等级；涂层厚度超过250微米的按ISO4624标准的拉开法进行检查试验，所取点试验拉力不低于5MPa；
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。
7、运输包装
（1）塔筒制造检验合格后，塔筒所有配件安装完成后运输到现场。塔体附件采用集中或装箱包装。
（2）安装在塔筒主体上的附件必须在发运清单上表述清楚，装箱附件（包括链接紧固件）按件号及数量包装，分别附相应的包装清单后装箱，并按装箱清单封箱（箱里同时有一份），加挂防潮、防锈标志。在发运清单上注明各种附件的规格及数量。装箱清单由装箱人和发运人签字确认。所有备品备件应装在箱内，采取防尘、防潮、防止损坏等措施，同时标注“备品备件”，以区别于本体，并于主设备一并发运。
（3）为了防止法兰在运输过程中变形，塔架上、下法兰采用10号槽钢米字型支撑固定。
（4）塔筒在铆焊车间交出时必须打好支撑。喷砂、喷漆时可暂时拆下，但喷砂、喷漆后必须立即打好支撑，以防法兰变形。
（5）包装：采用包装带缠绕包扎塔架筒后放置于运输鞍座上，鞍座上须垫胶皮和毛毡。用吊装带和扁铁固定，扁铁下面须垫胶皮，以防止损伤表面防腐层。塔筒两端用防雨布封堵，防止灰尘及雨雪进入。
8、吊装
（1）起重工必须熟悉起重方案及设备性能、操作规程、指挥信号和安全要求。
（2）起吊前起重人员必须明确分工，交底清楚，各负其责，共同协作。
（3）起吊前，必须正确掌握掉件重量，不允许起重机超载使用，严格检查吊耳，绳扣应捆绑在重物的重心上并拴绑牢固，以免重物脱钩或滑脱。
（4）在正式起吊前，应进行试吊，将塔筒调离地面200mm~300mm左右，检查各处受力情况，如无问题，再正式起吊。
（5）起吊时，要有专人指挥，发出信号必须准确、清楚。禁止非施工人员进入施工场地，危险区应设有警告标志。起吊塔筒不得长时间停止在空中并下方禁止有人。
结语
风电塔筒最为风力发电机组的塔杆，主要起支撑作用，同时吸收发电机组震动，对整个风电发电机组起着至关重要的作用、风电塔筒制造主要材料有钢板、法兰、防腐油漆等。
参考文献：
[1]GB∕T 19072-2010 风力发电机组塔架.
[2]GB/T1591-2008低合金高强度结构钢.
论文作者:谭畅1,梁利云2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
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