风力发电机组塔架法兰的组装和焊接施工工法

风力发电机组塔架法兰的组装和焊接施工工法

1 前言

风电塔筒系圆锥筒形焊接结构件，分段制造，每段高度在十几米至三十几米，每段节间采用连接法兰连接，顶部安装风力发电机。风电塔筒制造难点在于解决各段连接法兰之间的平面度、平行度与焊接变形之间的矛盾。

本工法总结了甘肃白银平川捡财塘45MW风电特许项目发电机组30套塔筒制造过程中，对法兰组装精度控制和焊接变形控制的成功经验，可在今后类似工程的施工中加以推广应用。

1.塔筒概述

风电塔筒就是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。

海风风电塔筒

风电塔筒的生产工艺流程一般如下：数控切割机下料，厚板需要开坡口，卷板机卷板成型后，点焊，定位，确认后进行内外纵缝的焊接，圆度检查后，如有问题进行二次较圆，单节筒体焊接完成后，采用液压组对滚轮架进行组对点焊后，焊接内外环缝，直线度等公差检查后，焊接法兰后，进行焊缝无损探伤和平面度检查，喷砂，喷漆处理后，完成内件安装和成品检验后，运输至安装现场。

2 工法特点

2.0.1流水线作业形式，胎膜具的合理设计，大大提高了法兰组装精度。

2.0.2具备可操作性，减轻劳动强度，提高劳动效率，满足现代化工程需要，提高制造单位竞争优势，体现了标准工艺的先进性和科学性。

3 适用范围

本工法适用于各类风电塔筒制造过程中的法兰组装和焊接，对塔筒整体制造

质量控制有一定的指导意义。

4 工艺原理

4.0.1 在下料过程中控制筒节扇形钢板的弦长、弦高、对角线偏差。

4.0.2 筒节在卷制过程控制其圆度。

4.0.3 法兰与筒节组装时，控制筒节管口平面度。

4.0.4 法兰与筒节焊接时控制法兰的几何精度。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

根据塔筒为变径直管的特点，采用AutoCAD2006软件整体精确放样，将其数据输入数控切割机程序中进行下料；在筒节卷制中严格控制压延次数，大大降低保证筒节的周长误差减小到最低值。制作工艺流程见图5.1。

图5.1 工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1准备工作

搭设标准平台。平台基础采用60cm厚混凝土作基础，上部铺设100mm厚度钢板，用水准仪找水平，钢平台平面度为1.0mm；在钢平上面根据法兰直径大小，布置装焊法兰固定胎具，胎具采用机加工制作，其胎具与法兰接触平面保证平面度为0.5mm，见下图5.2.1-1示意。

图5.2.1-1 胎具与法兰接触平面图

法兰固定胎具。由于塔筒有一定的锥度，各段塔筒其连接法兰直径是不一样的，因此在加工制作法兰固定胎具时，要考虑到这一点，其固定胎具必须兼顾所有法兰组装的需要。见图5.2.1-2。

5.2.2 筒节制作

1.筒节下料、卷制

1）所有料坯均采用首件检验制，经质安部确认后，方可批量下料。

2）所有单节筒壁扇形钢板的对角线差不大于3.0mm、弦长公差为±1.5mm；每段塔筒中间节预留2～3mm焊接收缩余量，与法兰连接的筒节在钢板下料时预留5～10mm修正余量。

3）δ≤16mm壁厚的钢板可以不开坡口外，其他壁厚的钢板开30°坡口，预留4.0～5.0mm钝边；与法兰连接的筒节开30°坡口，留2.0mm钝边。保证所有

切割面切割后光滑，避免出现缺肉情况，清理切割飞溅及氧化皮等。

4）按滚压线进行筒节卷制，卷制过程中注意清理板面及卷板机上下辊，防

气体保护焊，止因氧化铁等杂物压伤板材；对接后进行打底焊，打底焊采用CO

2

其焊缝应规整、均匀，焊后及时清理焊接飞溅等；开坡口管节在管内壁打底焊，不开坡口的管节在管外壁打底焊。

5）相邻筒节的组对，纵缝错位180°。环缝对接前应进行管口平面度修整，满足技术要求后方能对接，对接时控制环缝间隙均匀，并检查管节对接的素线长度、对角线偏差值满足要求，以保证上下管口的平面度、同轴度。

6）纵、环缝焊接按照焊接工艺评定执行。

2.法兰与相邻筒节（见图5.2.2-1）

图5.2.2-1 法兰与相邻筒节

1）将法兰固定在标准平台胎具内。用工艺螺栓使之与胎具固定牢靠、紧密，检查法兰颈的平面度。

2）吊入筒节与法兰颈对接。对接前应检查筒节的圆度、管口平面度和周长，保证筒节与法兰周长差不大于3.0mm；对接时在筒内钢平台上焊接挡块，通过楔子微调其少量错台和不圆度，并保证其对接间隙均匀，且不大于2.0mm。见上图4-2～3。

气体保护打底焊，打底焊采取等距分段打底法，即断续、3）组对后进行CO

2

对称焊接，直至整条环缝打底完成，其焊缝应规整、均匀，焊后及时清理焊接飞

溅等。

3.相邻段筒节法兰

1）根据塔筒制造质量要求，连接法兰只允许内凹，而不允许内翘，见下图5.2.2-2要求。为控制焊接变形，法兰与筒节焊接前，先将相邻法兰组合，用工艺螺栓把紧，注意把紧螺栓的松紧度，随时把紧螺栓。

2）为保证法兰焊接后满足塔架制造技术条件要求，连接法兰把紧时加厚度为3.0～3.5mm垫片进行焊接变形控制，垫片数量至少为12个，按法兰内圆圆周均布；顶法兰把紧时加厚度2.0mm垫片进行焊接变形控制，垫片数量至少为8个，按法兰内圆圆周均布；法兰把紧应对称、均匀施力，同时法兰外缘结合严密。（见图5.2.2-3）。

图5.2.2-3

4.分段筒节与法兰节

1）组装方法。分段筒节与法兰节采取平卧组装，在可调式防窜滚轮台架上进行；组装前认真测量管口周长，用激光找中仪检查组装端口的平面度公差，用角磨机进行修整，使端口平面度控制在1.5mm以内；用水准仪调平分段筒节轴线，检查法兰节端面与分段筒节轴线的垂直度、螺栓孔位置度满足要求；为了平面度控制方便、快捷，在两端口处设置平行基准面，用激光找中仪测距，使两平行基准面平行度为0.5mm；基准平行面可以制作成滑移式轨道，以满足不同长度的分段节测量需要，同时也便于与法兰接触，直观的反映出法兰平行度误差，便于校