风电法兰工艺路线设计

浅谈风力发电塔筒法兰平面度控制工艺摘要：风力发电塔架是风力发电机的一个关键支撑部件，它是由数段圆锥筒体依靠连接法兰组成一个锥形圆筒状结构。

由于每段塔架是由滚制筒体和连接法兰焊接而成，如何控制塔架两端连接法兰焊接后的平面度是塔架制作的关键。

本文分析了风力发电塔筒法兰平面度控制工艺。

关键词：风力发电塔筒；法兰平面度；控制工艺；塔筒作为风力发电机组的重要设备之一，其制作精度要求比较严格。

制造厂家在生产时认为其制造技术较为简单，未能引起足够的重视。

一、概述风能作为一种不产生任何污染的可再生能源，在自然界蕴量巨大。

开发风能占地少，投资期短，近年来在世界各地得到了迅猛发展。

塔架是风力发电机组的主要支撑部件，承受载荷包括风载荷、机组自重及由机组重心偏移引起的偏心力矩等。

其结构多为圆锥台形的钢制焊接圆筒，高度一般在50~100m之间，底部直径3~5米，顶部直径2~3米，筒体板厚不等,多在10~40mm变化，材质均为Q345级，多建在偏远风多的丘陵及沿海地带。

受运输和吊装的限制通常分段制作，段与段之间通过法兰采用高强螺栓连接。

由于塔架受力复杂，法兰的平面度直接影响法兰的结合程度和预紧状态，良好的结合才能更好的传递上部的力到基础，因而对法兰的平面度作出比较严格的要求。

二、风力发电塔筒法兰平面度控制工艺1.在下料过程中控制塔筒节扇形钢板的弦长、弦高、对角线偏差。

全部料坯下料前应对外形尺寸进行检查，完全合格后，进行批量下料。

每段塔筒中间节应预留焊接收缩余量，一般预留2-3毫米，与法兰连接的筒节在钢板下料时应预留修正余量，一般预留5-10毫米。

筒节卷制、组对、焊接过程控制其圆度。

一是在筒节卷制过程中，按照滚压线进行卷制，在这个过程中要注意对板面及卷板机上下辊进行清理，以防氧化铁等杂物对板材造成压伤；对接完成后，要用角缘磨光机对焊道及坡口两侧30mm内进行打磨处理，要求去除铁锈及氧化皮，露出金属光泽，然后实施打底焊，焊缝应均匀、规整，焊后对焊接飞溅等及时进行清理。

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。

法兰生产工艺流程图法兰的生产工艺生产工艺主要分为锻造、铸造、割制、卷制这四种。

铸造法兰和锻造法兰铸造出来的法兰，毛坯形状尺寸准确，加工量小，成本低，但有铸造缺陷（气孔.裂纹.夹杂）；铸件内部组织流线型较差（如果是切削件，流线型更差）；锻造法兰一般比铸造法兰含碳低不易生锈，锻件流线型好，组织比较致密，机械性能优于铸造法兰；锻造工艺不当也会出现晶粒大或不均，硬化裂纹现象，锻造成本高于铸造法兰。

锻件比铸件能承受更高的剪切力和拉伸力。

铸件的优点在于可以搞出比较复杂的外形，成本比较低；锻件优点在于内部组织均匀，不存在铸件中的气孔，夹杂等有害缺陷；从生产工艺流程区别铸造法兰和锻造法兰的不同，比如离心法兰就属于铸造法兰的一种。

离心法兰属于精密铸造方法生产法兰，该种铸造较普通砂型铸造组织要细很多，质量提高不少，不易出现组织疏松、气孔、沙眼等问题。

首先我们需要了解离心法兰是怎样生产制作的，离心浇铸制做平焊法兰的工艺方法及产品，其特征是该产品经过下列工艺步骤加工而成：①将所选原材料钢材放入中频电炉熔炼，使钢水温度达到1600－1700℃；②将金属模具预加热到800－900℃保持恒温；③起动离心机，将步骤①中钢水注入步骤②中预热后金属模具；④铸件自然冷却到800－900℃保持1－10分钟；⑤用水冷却至接近常温，脱模取出铸件。

锻造法兰的生产工艺流程：锻造工艺过程一般由以下工序组成，即选取优质钢坯下料、加热、成形、锻后冷却。

锻造的工艺方法有自由锻、模锻和胎膜锻。

生产时，按锻件质量的大小，生产批量的多少选择不同的锻造方法。

自由锻生产率低，加工余量大，但工具简单，通用性大，故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件。

自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和水压机等，分别适合小、中和大型锻件的生产。

模锻生产率高，操作简单，容易实现机械化和自动化。

模锻件尺寸精度高，机械加工余量小，锻件的纤维组织分布更为合理，可进一步提高零件的使用寿命。

大型高炉风口法兰安装、焊接及焊后热处理工艺（现场安装法）1 风口中心线测量投放：测量人员在内部用经纬仪转角测量制造厂给出的各风口的竖向中心线是否垂直；用水准仪依据风口中心线标高测量制造厂给出的风口横向中心线是否水平。

2 风口开孔：手工切割风口圆弧，切割分两次进行，先按开口的坡口内圆线直径负20～40mm左右粗开，经检查各项技术指标均合格后方可正式开孔并配制坡口。

3 风口检测：3.1用挂在炉壳上的倒链将风口法兰基本就位并作临时固定。

并在每个风口上设置风口检测架，风口检测架制作方法是用三段角钢L50*5焊接成一个平面三相直角检测架，尺寸依照法兰外口直径大200mm；露出法兰大100mm。

测量先在外侧给出风口中心水平线，将检测架平面朝上平焊于此。

由于焊接过程中产生收缩导致检测架头部标高可能变动，此时进行再次测量用手锤进行调整。

3.2用钢线在检测架对称风口之间拉线绷紧，检查中心是否交于一点，若没交于一点则重新进行此工作，直至交于一点。

所有检测架均要用仪器测量，达到同一标高，差值≤2mm，将风口中心投到检测架上，并用手锯刻出凹槽。

通过各风口中心在检测架上刻出的凹槽，沿炉壳中心对称拉设钢丝，并通过测心架，将炉口中心投下，视钢线与炉壳中心是否汇交，确定风口开口精度。

如下图所示：4 风口法兰安装焊接：4.2焊接前准备4.2.1 母材的坡口形式：选用不对称的“K”型坡口，大坡口侧在外侧，角度为45°，厚度为52mm，小坡口侧在炉内，角度为50°，厚度为26mm，钝边2mm，间隙2mm，如下图所示。

焊接前坡口表面必须用风动磨光机打磨光亮。

4.2.2焊条的烘烤:E5015属于低氢碱性焊条，使用前必须烘烤，烘烤温度为120～150℃，烘烤时间为1.5h，并需放在保温桶里以防止受潮。

4.2.3焊接前母材预热：为保证母材有最好的熔透性能，焊接前选用电加热器对母材进行预热，预热温度为70~100℃。

4.2.4防变形措施：焊接熔透过程中的高温会改变母材的晶体组织，加之炉壳板厚，高温后的降温过程中会由于降温不均匀而导致收缩不均匀引起变形。

风力发电机组塔架法兰地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地平面度、平行度与焊接变形之间地矛盾.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地成功经验,可在今后类似工程地施工中加以推广应用.1.塔筒概述风电塔筒就是风力发电地塔杆,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地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地焊接,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,胎膜具地合理设计,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,体现了标准工艺地先进性和科学性.3 适用范围本工法适用于各类风电塔筒制造过程中地法兰组装和焊接,对塔筒整体制造质量控制有一定地指导意义.4 工艺原理4.0.1 在下料过程中控制筒节扇形钢板地弦长、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地几何精度.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地特点,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,大大降低保证筒节地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.由于塔筒有一定地锥度,各段塔筒其连接法兰直径是不一样地,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地需要.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地对角线差不大于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,与法兰连接地筒节在钢板下料时预留5～10mm修正余量.3）δ≤16mm壁厚地钢板可以不开坡口外,其他壁厚地钢板开30°坡口,预留4.0～5.0mm钝边；与法兰连接地筒节开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,防止气体保护焊,其焊因氧化铁等杂物压伤板材；对接后进行打底焊,打底焊采用CO2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,不开坡口地管节在管外壁打底焊.5）相邻筒节地组对,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,并检查管节对接地素线长度、对角线偏差值满足要求,以保证上下管口地平面度、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,检查法兰颈地平面度.2）吊入筒节与法兰颈对接.对接前应检查筒节地圆度、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、对3）组对后进行CO2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,注意把紧螺栓地松紧度,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5.2.2-2图5.2.2-34.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地平面度公差,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地垂直度、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,以满足不同长度地分段节测量需要,同时也便于与法兰接触,直观地反映出法兰平行度误差,便于校正.具体见图5.2.2-4示意.图5.2.3-42）法兰节与分段筒节自然状态下组装,避免强行组装；通过管口内米支撑调节圆度,控制法兰节组装变形及对接错边量,并保证组装焊缝间隙均匀在 2.0mm以内.气体保护打底定位焊,其打底方法同上所述.定位焊后,对3）组装后进行CO2单段筒节两端法兰地平面度、圆度以及两法兰端面地平行度、同轴度进行检验,如不符合规定要求,进行调整直至符合规定要求.5.2.3 焊接1.焊接前对焊缝坡口及焊缝周围进行清理.气体保护焊,以减少热应力变形.正式焊接均2.塔筒焊接.焊道打底采用CO2采用埋弧自动焊.根据板厚及坡口大小,严格按照成熟地焊接工艺评定参数、焊层道数、电压、电流及焊接速度等参数操作.3.通过参考基准平行面,密切关注端面法兰变形情况,可以快捷地分析导致变形地应力点,为调整和控制变形提供依据.每条（道）环缝要一次焊接完成,保证受热均匀,避免产生新地应力变形.5.2.4 检验1.严格按照塔筒制造技术协议进行检验.检查法兰焊接变形,分段塔筒两端连接法兰焊接变形控制在0mm～-1.5mm；顶部法兰焊接变形控制在0mm～-0.5mm.2.由于法兰在采购订货时地厚度为+3/+1,因此,对于局部微量超差,可用角磨机或自制动力头铣面机找正.6 材料与设备6.1 材料塔筒材料应符合相关技术参数.甘肃白银平川捡财塘45MW风电特许项目发电机组30套塔筒主要材料见表6.1.表6.1 塔筒主材表6.2 设备塔筒制造施工中地设备配置见表6.2-1～表6.2-2表6.2-1 塔筒制造施工地设备配置表表6.2-2塔筒检测设备配置表7 质量控制7.1 制造过程中主要质量控制1.材料采购时审查法兰、钢板等地理化报告,以及钢板厚度、法兰几何尺寸.2.法兰制造和探伤符合图纸和技术协议,检验法兰加工面精度、孔节圆直径偏差、厚度偏差和其他尺寸记录.3.下料后扇形钢板地弦长.4.钢板卷制后地圆度.5.法兰与相邻筒壁装焊后尺寸,变形、焊后余量预留情况.6.检验单节筒壁直缝焊接质量；检验分段筒壁环缝焊接质量,以及几何尺寸控制情况.7.法兰与分段筒壁装焊后尺寸,以及焊接变形控制、整体几何尺寸情况. 7.2 检验控制在实际制造前,应根据用户、设计和本单位三方技术协议和质量控制大纲,编制切实可行地检验计划,检验计划必须涵盖和贯穿材料地采购、下料、卷制、焊接、组装等制造全过程.主要控制见图7.2-1～图7.2-3.8 安全措施8.0.1筒节端口打磨修正时,应注意周围环境,无关人员应远离工作平台.8.0.2筒节与法兰组装时,锤击楔子时应注意伤手和划伤管壁,同时应注意用龙门吊固定内米支撑,防止滑落伤人.8.0.3吊装塔筒时,应设立安全警戒线,使人与塔筒保持安全距离.8.0.4焊接塔筒外环缝时,应将工器具放置在操作平台工具袋内,不得随身携带,以防跌落伤人.8.0.5采用电动工具和机械设备时,应保证线路绝缘并带漏电保护器（额定漏电动作电流值应符合临电规范）.8.0.6临时用电应符合《施工现场临时用电安全技术规范》地有关规定.图7.2-1图7.2-2图7.2-39 环保措施9.0.1严格执行国家有关法规、法令,保证国家和地方有关环境保护地法律法规及合同条款在施工期得到有效执行.强化建设“三同时”检查力度.定期检查工区环境保护设施（工程）与主体工程是否同时设计,污染处理设施地设计是否合理,做到心中有数,及时发现.9.0.2加强对雇员地环境保护教育,提高环境保护意识,杜绝“先破坏、后治理”地思想.9.0.2通过排污申报登记、监督检查等措施,对环保措施落实情况进行全方位监管,及时掌握污染情况,防止施工弃碴（如焊渣等）等阻碍施工区内地河、沟渠等水道,造成水土流失加剧.9.0.3工地施工现场和生活区布置足够地临时卫生设施.及时清理生产、生活垃圾,并将其运至指定地地点,进行掩埋处理,以保持施工现场和生活区地环境卫生.9.0.4严格控制施工噪声,在晚21时30分至第二日7时前,禁止进行用大锤敲打等板金作业.10 经济效益分析目前我国风电装机容量达260万千瓦,预计到2010年我国风电装机容量将达到500万千瓦,2015年达到1000万千瓦,2020年达到3000万千瓦.由此,2010年具备2兆瓦级机组塔筒1000套地制造生产能力,2015年具备3～5兆瓦级机组塔筒地2000套地制造生产能力.市场前景非常乐观,发展潜力巨大.法兰组装平台、塔筒对装胎架地使用对提高工效有明显作用.在对装胎架上筒节组对检验合格后马上就可以进行环缝焊接,不用再吊装挪动.塔筒法兰组装、焊接变形与总拼后整体塔筒直线度,即与控制连接法兰平行度和平面度之间地矛盾,一直是塔筒制造质量和制造功效地瓶颈,本工法较好地解决了这一矛盾,使塔筒制造效率得到很大地提高.国投甘肃白银平川捡财塘45MW风电场风力发电机组30套塔架地制作中,经过工艺措施地改进,塔筒生产强度由地每月生产5～6套增加到每月11套,并且制造质量优良,特别是在对法兰组装精度控制和焊接变形控制方面,取得了好地成绩,保证了出厂产品100%地合格率.且缩短了工期,取得了很大地经济效益,经与合同部共同核算,该工艺在本工程中取得了效益280万元.在国投酒泉第一风电有限公司地瓜州北大桥东风电厂33套塔架地制作中,由于采用了我分局在甘肃白银平川捡财塘风力发电机组塔架制作地成功工艺,塔筒生产强度每月达12套,并且制造质量优良,特别是在对法兰组装精度控制和焊接变形控制方面,同样取得了好地成绩,保证了出厂产品100%地合格率.且缩短了制造工期,取得了很大地经济效益,经与合同部共同核算,该工艺在本工程中取得了效益430万元.在本工法中,包含了一项工艺发明专利,在以后地风电塔筒制造中,将会发挥更大地作用,产生更大地经济效益.11 应用实例11.0.1 应用工程名称：45MW风电特许项目风力发电机组塔架.地点：甘肃白银平川捡财塘.开竣工时间：2007年11月至2008年6月.11.0.2 瓜州北大桥东风电厂33套塔架地制作地点：甘肃酒泉.开竣工时间：2009年7月至2009年11月.甘肃白银平川捡财塘45MW风电特许项目发电机组33套、瓜州北大桥东风电厂33套共7000吨地塔筒制造,塔筒系圆锥筒形焊接结构件,分段制造.制造在下料,卷制、对装、焊接、总装、防腐工艺过程中采用流水线作业形式,胎膜具地合理设计,大大提高了法兰组装精度,缩短了对装操作时间.该工艺具备可操作性,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,体现了标准工艺地先进性和科学性.实景效果照片：图11-1~2.图11.1 水电三局白银风电设备制造厂图11.2 塔筒制造中地数控下料图11.3 进行法兰平面度地检查图11.4 纵缝焊接图11.5 节间法兰埋弧自动焊接图11.6 塔筒节间组装专用工装平台图11.7 塔筒节间组装图11.8 组装完成待整体焊接图11-9 防腐前整体组装验收图11.10 防腐后地塔筒外观图11.11 防腐后地塔筒内壁图11.12 风电机组安装图11.13 白银风电筒制造首件验收会场图11-14 投运后地白银捡财塘风电机组。

法兰盘加工工艺规划
2.零件分析
1）零件的结构特点
该法兰是一个过渡联接件，用于轴与其他部件的联接，轴与￠20H7孔配合，并通过键槽传递扭矩，￠34h6和￠35h6分别用于不同孔径部件配合。

6个￠7的孔用于部件的紧定。

2）零件毛坯与生产纲领
零件毛坯采用HT200铸造而成，年产量为5000件，属小批生产。

查表的总体毛坯余量为径向单边3mm，轴向3mm。

3）零件各加工表面及技术要求(查公差与配合表)
4）定位基准的选择
φ孔中心线及其端面为从法兰零件图中可知大部分尺寸和行为公差都是以20H7
φ孔设计基准，因此，根据“基准重合”和“基准统一”的原则必须首先加工出20H7
及其端面，作为后续工序的精基准。

根据粗基准的选择原则，选择铸件35
φ毛坯外圆作为粗基准。

5）拟定机械加工工艺路线
根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度，参考机械加工工艺手册（考虑加工经济精度的加工方案选择表），得到各表面的加工方案，根据加工顺序的安排原则，制定如下加工方案：
3.确定工艺过程填写机械加工工艺过程卡。

风电塔筒法兰外翻变形的控制工艺张永军(陕西国防工业职业技术学院机械工程学院,陕西西安　710302)摘要:介绍了风电塔筒结构及塔筒法兰设计要求,阐述了风电塔筒法兰与筒体焊接的传统工艺及存在的问题,针对焊后法兰出现外翻变形的现象,在设计塔筒法兰时,采用了预留焊接反变形量的方法,对风电塔筒制造工艺进行了改进,通过试验表明,改进后的工艺简单实用、可操作性强,具有一定的推广价值。

关键词:风力发电机;塔筒;法兰;变形;控制工艺中图分类号:TG404 文献标识码:B 文章编号:1672-1616(2010)17-0071-021　工程背景2009年6月,某企业承制了一批1.5MW 管塔式风电塔筒,塔筒总高70m ,由上、中、下3段和基础环构成,段与段之间依靠法兰用螺栓连接,整体形状为圆锥形筒体结构,外形如图1所示。

底部最大直径4010mm ,顶部最小直径2955mm ,筒体板厚由基础环44mm 变化到顶部12mm ,自身总质量为125t ,筒体板材为Q345E ,法兰材质为S355NL -225。

图1　风电塔筒结构示意图 风电塔筒不仅高度高,而且要承受来自其顶部机舱的几十吨的质量,同时风电塔筒通常被安装在风力较大处,工作环境复杂,因此要求其具有较高的稳定性。

为确保风电塔筒安装后的稳定性和使用寿命(一般为20a 以上),对风电塔筒的制造质量提出了很高的要求。

其中塔筒法兰内倾量设计要求为顶部法兰0～0.5mm ,其余法兰0～1.5mm ,如图2和图3所示。

由于法兰和筒体是通过焊接的方法连接在一起的,所以如何保证法兰与筒体焊接图2　顶部法兰的设计内倾量后的内倾量满足设计要求,便成为影响风电塔筒生产进度和保证塔筒质量的关键技术问题[1]。

图3　其余法兰的设计内倾量2　传统工艺及存在问题2.1　传统工艺为了使法兰与筒体焊接后的内倾量满足设计要求,传统工艺是将2个合格的法兰通过刚性固定法[2]连接,找正法兰与筒体的位置后,再焊接成为一个整体。

共板法兰（T D F）风管制作及安装流程. .内容提要:●风管制作设备简介●风管制作流程●风管板材连接形式,法兰连接方式介绍●共板法兰风管制作安装注意事项. .: . .一、风管制作设备剪板机冲剪机切角机咬口机折方机冲孔机. .: . .剪板机:脚踏式剪板机. .: . .压筋机:用于风管的加固. .: . .联合咬口机:用于标准方管咬口制作. .: . .共板法兰成型机:用于制作直边的共板法兰. .: . .. .共板法兰流水线生产设备:1、电脑全自动控制柜2、开卷机组３、上料、校平、压筋、测量、冲剪于一体机组4、皮带、滚杠传送线、双侧咬口机5、滚杠、链条传送线、6、共板折方机组双侧共板成型机组: . ..二、风管制作. .: . .共板法兰整体示意. .: . .共板法兰制作流程. .:共板法兰配件安装图弹簧夹构造大样图 顶丝卡构造大样图注：风管与设备连接一律采用顶丝卡连接:风管共板法兰制作类型---A:外翻边A:外翻边连体法兰A:角连接件A:弹簧夹A:顶丝卡常规尺寸:H: 30mm 33mm 34mm 35mm W:10mm 11mm厚度按国家相关规范角件连接:δ=1.0~1.2mm弹簧夹:δ=1.0~1.2mm.顶丝卡: δ=3mm:.风管共板法兰制作类型---B:内翻边带立面加筋B:内翻边带立面加筋B:角连接件B:弹簧夹B:顶丝卡常规尺寸:H: 30mm 33mm 34mm 35mm W:10mm 11mm厚度按国家相关规范角件连接:δ=1.0~1.2mm弹簧夹:δ=1.0~1.2mm.顶丝卡: δ=3mm:风管共板法兰制作类型---C:内翻边带立面加筋C:内翻边带立面加筋C:角连接件C:弹簧夹C:顶丝卡常规尺寸:H: 30mm 33mm 34mm 35mm W:10mm 11mm厚度按国家相关规范角件连接:δ=1.0~1.2mm弹簧夹:δ=1.0~1.2mm顶丝卡: δ=3mm:. .. .风管成型---连接(联合角咬口)双咬口(雌咬口) 单咬口(雄咬口) 连接成型常规尺寸：L1=13~16mm, L2=7~10mm, L=6~8mm 铁皮厚度依国家规范一片成型两片成型四片成型: . .风管成型---连接(按扣式咬口)单咬口(雄咬口)示意图A-A面常规尺寸：L≤45mm B=6~8mm 铁皮厚度依国家规范双咬口(雌咬口)示意图咬口组合成型意图. .: . .. . .两片式： :风管加固—管内加固. .: . .风管加固—管内加固：M10镀锌通丝杆. .: . .风管加固—管内加固：金属套管1、金属套管加固具有较好抗压强度，常用于负压风管加固2、套管材质为δ=1mm薄壁电线管. .: . .. .风管加固—管外加固管外C 型加固 管外C/F 型加固: . .风管加固—管外加固：Z型加固. .: . .风管加固—管外加固：V型加固. .: . .风管加固—管外加固：风管轧制加强肋对于共板法兰矩形风管，流水线生产常采用此中管外加固方式. .: . .风管法兰垫料安装方法垫料横断面阶梯型搭接方式品子型搭接方式（适用与净化空调系统）注意：垫料搭接处不能设置在螺栓连接处，转角处应避免垫料拉升. .: . .。

轴流风机法兰制作工艺1卷制法兰制作工艺一般风机法兰制作均采用卷制加工的方法，图11.1确定卷法兰的宽度、长度、厚度：宽度：外径-内径+10；长度：【（外径+内径）÷2+4~5】×3.14；其中修正系数4~5根据法兰大小而定，90以上为5mm；厚度：图纸法兰厚度。

1.2预弯压头注意尖角必须切平1.3卷法兰专用卷法兰机卷制，用卡样板校正圆的曲率。

1.4整形法兰面整形平直1.5焊接1.5.1焊接前，法兰接头处留2mm左右的焊接缝；1.5.2焊接后表面焊疤打磨平整。

1.6车加工1.6.1叠法兰焊接,法兰数根据钻头的长度定；1.6.2外径按照图纸尺寸、内径根据图纸尺寸+2mm。

1.7钻孔划线或采用模板2整体割法兰制作工艺法兰平面度要求高时采用，尽量采用整体套割，减少料废。

图2，法兰1切割后，再套割法兰2，以此类推。

1231.1确定法兰的内径、外径内径：图纸尺寸+5mm；外径：图纸尺寸+5mm。

1.2气割圆环成形采用等分圆的原则，均布排列，尽量减少料损。

1.3车加工1.3.1叠法兰焊接,法兰数根据钻头的长度定；1.3.2外径按照图纸尺寸、内径根据图纸尺寸+2mm。

1.4钻孔划线或采用模板3拼接法兰的制作图3，壁厚大、法兰平面要求不是很高的法兰可采用分段圆弧气割的方法:1.1确定拼接法兰的宽度、总长度、厚度：宽度：外径-内径+10；总长度：【（外径+内径）÷2+4~5】×3.14；其中修正系数4~5根据法兰大小而定，90以上为5mm；厚度：图纸法兰厚度。

1.2确定分段的数量根据总长度的大小，合理排料，一般分为3-5段，即总长度÷（3-5）为每段的长度。

1.3焊接分段排列圆整、平整后焊接。

1.4法兰修正焊缝、焊疤打磨平整1.5钻孔划线或采用模板。