风电塔筒制造技术及质量控制要求探析

张显胜 

中国水利水电第八工程局有限公司机电公司 湖南长沙 410004

摘要：风电塔筒制造技术对于改善风电生产效益具有决定作用，目前我国风电塔筒制造技术较为成熟，其整体质量尽管能满足要求，但是要进一步改善风电效益，必须从质量控制出发进行提升。结合笔者多年的工作经验，文章主要从风电塔筒制造流程及方案出发，分析其中存在的问题及可能提升的改进点，为风电塔筒整体效益提升谏言献策。

关键词：风电塔筒，制造，质量

风力发电具有环保和可可持续性特点，风能资源逐渐被开发利用。风力发电最关键的设备是风电塔筒及相关机组。随着风电容量日益增加，塔筒的高度也越来越多，这对风电塔筒的制造要求不断提高。而影响塔筒质量的关键因素是焊接工艺，所以本文通过对某项目塔筒的制作工艺进行研究，以便为我国风电塔筒质量控制提供借鉴作用。

1、引言

本项目为国家电投四川喜德西河风电场工程明阳智慧能源集团股份公司MYSE3.2-145机型21台（套）塔筒及21套基础锚栓组合件，其中21台MYSE3.2-145机型包含8台MYSE3.2-145 S1机型以及13台MYSE3.2-145 S2机型。

S1机型单套重约为218.69吨，S2机型单套重约为197.48吨，基础锚栓件单套重约18.5吨，每套塔筒主要由上段、中上段、中段、中下段、下段、锚栓件（外购）及其附件组成，法兰之间采用锻件法兰联接，每段由顶、底锻件法兰及多节管节组成；塔体材料为：Q355NE,门框的材料为：Q355NE-Z25，法兰的材料为：Q355NE-Z35,法兰要求采用整体锻件成形，平台等钢制附件的材料主要为Q235B。

2、 塔筒制造流程与方案

2.1塔筒制造流程

风电塔筒制造首先要将钢板进行下料，然后进行卷板，卷板完成之后将纵缝进行焊接，其后进行校正，使其更加圆满，此时需要进行连续焊接，首先是法兰拼装和焊接，其次进行大节拼装和焊接，再进行周边环缝焊接，此时焊接工作已接近尾声，最后将附件进行拼装及焊接即可。焊接工作完成进行防腐操作，再安装塔筒内饰件，最后包装及装车。以上流程各部分均有焊接点，在进行焊接过程中必须进行反复检测，确保焊接工作到位。

2.2塔筒制造方案

（1）材料采购、检验

按设计要求和施工图纸的规定，进行材料定购，所采购材料的机械性能和化学成份符合国家标准或部颁标准，塔筒管节材料，采取双定尺（定长、定宽）钢板，对于其它钢材，按设计要求和施工图纸的规定对材料进行定购；由于塔筒材料由甲方提供，我公司只需采购消耗性材料，如焊丝等。

（2）下料

采用数控等离子切割和半自动火焰切割，以数控切割为主，半自动切割为辅；瓦块坡口采用半自动切割机切割后砂轮机打磨光滑。

（3）管节卷板

瓦块压头与卷板均在卷板机上进行，先进行压头，然后进行卷制，弧度达到要求后，检查管节的椭圆度及局部表面凸凹及扭曲达到要求后，方可吊出卷板机。

（4）单节组对、纵缝焊接校圆

利用特制的纵缝组对工装进行筒节纵缝组对，对纵焊缝进行点焊加固； 然后吊至纵缝焊接工装上进行管节纵缝焊接，焊后重回卷板机进行管节圆度矫正。

（5）法兰、管节组装、焊接

单节制作合格后，管节与法兰的组装在组装平台上进行，其它管节之间的组对在组装生产线上进行，环缝的焊接在焊接滚轮架上采用埋弧焊机进行焊接。

（6）附件拼焊

单段焊接成形后，进行附件的放样、拼焊（需与塔筒焊接的部件）。

（7）塔筒验收

塔筒单段制造合格后，检测上、下法兰的平面度、同轴度以及焊接变形情况，并将结果送交买方进行验收确认。

（8）防腐、附件装配

塔筒防腐时严格按照相关防腐工艺执行，完成后进行相关附件的装配如：平台、爬梯、电气等部件。

（9）包装、运输

塔架采取厚塑料包装，法兰位置采取10号槽钢米字支撑防止运输变形，标准件及散件装入防雨的箱内，按照拟定路线交货至指定地点。

3、 焊缝检测及材料复验

3.1焊缝探伤检测

根据规范要求，塔筒与法兰的环缝、筒体之间的纵缝等均要进行100%的检验，并且其检验不低于I级合格（参照标准JB/T4730.3）。另外，对于塔筒筒体与法兰之间的环缝、筒体与门框之间的组合焊缝以及塔筒设备其他的T型焊缝，要按照规范做100%的磁粉检验，且检验合格不低于JB/T4730.4中规定的I级合格。经过检验的焊缝，若制造要求不允许出现表面缺陷，则需要对存在缺陷的地方进行补焊，并重新根据规范要求进行检测。采用局部探伤的焊接接头，一旦发现则需要在该部位两端进行延长检查，增加长度原则上为焊缝长度的10%。当延长检测部位后依旧存在缺陷，则必须要对该焊接接头做100%超声检测或者100%磁粉检测，合格等级如上。

3.2焊缝外观检查

塔筒的所有对焊焊缝、筒体与法兰的角焊焊缝必须为全熔透焊缝。并且焊缝的外形尺寸要符合设计图纸要求和国家标准，母材与焊缝要圆滑过渡，使得焊接接头的焊缝余高接近零。所有焊缝的表面不能出现气孔、夹渣、裂纹以及未熔合的缺陷情况。热影响区域焊缝的表面同样不能有上述缺陷问题。在检查外形尺寸前要将毛刺和飞溅等清理干净。当焊缝外形尺寸超过了规定范围时，则可以进行打磨并局部补焊，直到合格。

3.3材料复验

制作塔筒的设备要按照要求进行检测，一旦发现不合格的情况，则需要对每个筒体钢板进行复检。检验后的钢板要注明以下信息：质量、件号、炉批号以及材质等。塔筒锻造法兰需要进行磁粉探伤，其检验比例为10%，并且检查合格不低于I级。同样，法兰的力学性能和批号等经过复验合格后才能使用，同时要出具相应的检查报告。

4、 塔筒包装及运输

4.1标识、包装方案

（1）为防止塔架法兰在运输过程中变形，塔筒法兰在运输前采用 10 号槽钢支撑固定（支撑用与法兰孔相配的螺栓联接，要求支撑与法兰接触面应接触紧密，不得发生错动现象）。

（2）标识：塔筒的外壁根据业主要求喷涂logo及文字标识，并在塔筒铭牌上注明产品名称、产品编号、外形尺寸、重量、制造厂家等。

（3）筒体包装方案：本项目塔架根据其结构特征，分为多节包装运输；小件及螺栓等标准件分类装箱后交货。包装符合最佳商业规范的要求，包装的最其本要求：塔架外表面采用彩条布进行全包装，保护塔架。

4.2运输方式及路线

风电场位于四川省西昌市喜德县西部山脊上，我公司西昌制造厂位于西昌市北工业园区（西昌市安宁镇），从安宁镇上G108国道-月华乡村道路-鲁基红莫风电场场内道路-西河场内道路-风机施工安装平台，约30公里。地利条件得天独厚，运输非常方便。根据招标文件提供的设备吨位，以及我公司对运输路线的实地考察做出如下运输方案：

图4－1 塔筒运输方案

5结论

纵观以上可知，风电塔筒制造虽然取得了较大的发展，但其质量及技术工艺还有待进一步提升，要提高风电塔筒的整体使用功能，必须加强质量管理。文章结合风电塔筒的制造过程，对其流程进行深刻分析，从而对其制造方案进行改进，目前，技术改进及提升很好地提高了风电塔筒的整体质量，创造了更好的经济和社会效益，意义重大。

参考文献

[1]龙铃. 浅析风电塔筒制造技术及质量控制要求[J]. 低碳世界, 2017, 000(017):48-49.

[2] 白树生. 浅析风电塔筒生产中埋弧自动焊的应用[J]. 数字化用户, 2018, 024(034):208,213.

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