浅谈风力发电塔筒法兰平面度控制工艺

风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺分析发布时间：2022-07-11T03:03:28.348Z 来源：《工程管理前沿》2022年5期3月作者：王品[导读] 风力发电高塔中，塔筒是风力发电的基础部件，因为塔筒的体积过大，在制造时需要进行分段制造，王品中车兰州机车有限公司甘肃兰州730050摘要:风力发电高塔中，塔筒是风力发电的基础部件，因为塔筒的体积过大，在制造时需要进行分段制造，然后用法兰将塔筒的分段进行连接，进行发电机组的组装。

若在利用法兰焊接过程中出现了细节失误或手段错误，就会导致法兰变形，从而影响塔筒焊接质量。

因此，针对风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺进行分析，提出了控制变形的技术手段，以保障风电塔安全平稳的运行，提高风电塔筒法兰焊接的工艺要求。

关键词:风电塔筒;法兰焊接;变形控制;工艺分析现阶段，全国正在大力发展清洁能源，积极推广风力发电，以缓解能源紧张现状。

塔筒作为风电机组重要支撑部件，其高度较高，而且直径较大，通常采取分段生产的方式，进行制作、运输、安装，段与段之间的连接，依靠的是锻造法兰。

由于焊后需要进行精确装配，对于锻造法兰尺寸的要求较高，因此加强此课题的研究，有着必要性。

1.风电塔筒塔架的制造工艺（1）板材切割口的大小与焊接坡口都应在满足设计需求的前提下进行板材下料工序。

另外需要注意以下几点:①尽量进行成套下料，保障后续小拼装工序的进行。

②切割前后选用一致的记号做好标记。

③焊接坡口的大小与类型需要满足焊接工艺。

（2）确定好圆筒的圆度满足设计需求。

卷筒施工时需要注意以下4点:①处理压头时，需要按照设计要求进行压头与弧度的预留。

②样板卡弧的操作符合要求。

③卷板前需要清理卷板与操作环境。

④在筒体出现凹凸时，需要立即对其测量，若超过规定范围，立即舍弃。

（3）进行组拼单元与拼装法兰时，要保证法兰平面度与角变形量。

需要注意的是:①拼接过程中遇到纵缝拼接时，靠近筒节的纵焊接缝需要错开，且角度不得小于90°。

法兰板验收中平整度与平面度的质量控制一、前言风电项目中法兰板的应用较多，常见的有钢塔筒法兰、混凝土转换段顶法兰、钢转换段法兰、锚栓式基础上下分片式法兰、基础环的上下法兰等。

所有的法兰在焊接完成前或完成后均需对法兰受力面按设计要求进行加工，这就面临着一个质量检验术语：平面度、平整度。

很多工程师对这个两个概念容易混淆，认为是一个概念在工程中的不同叫法，这是一个错误理解。

我将从以下几个维度对平面度和平整度进行阐述，以期加深大家的理解，以便在后期的质量检查过程中进行合理检测及质量控制。

二、平面度、平整度定义平面度测量是指被测实际表面对其理想平面的变动量。

平面度误差是将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离即为平面度误差值；或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。

打表测量法是将被测零件和测微计放在标准平板上，以标准平板作为测量基准面，用测微计沿实际表面逐点或沿几条直线方向进行测量。

然后用测微计进行测量，测微计在整个实际表面上测得的最大变动量即为该实际表面的平面度误差。

这样说大家可能还是一头雾水，我再举个例子：假设桌面上有个一米见方的镜子，镜子表面是完全光滑水平的，把它视为一个标准的平面，然后我们用一把刀在镜子表面划上几道横七竖八的刻痕。

这些刻痕的顶部还是在一个平面上，底部沟槽处会有高低不平，沟槽最低处与最高处（标准平面处）的线值距离就是平面度误差值。

测量仪器：常用的测量仪器是百分表法兰面最高点假设平面百分表测量平面度平整度测量在土建工程中较多，主要有路面平整度、墙面平整度、基础平整度测量等。

平整度测量如测量平面以测量点的绝对水平高差为标准；如测量竖向平面则依靠靠尺和塞尺配合读取相应的塞尺数据为标准。

测量路面平整度的方法主要采用定长度直尺法，即采用规定长度的平直尺搁置在路面表面，直接测量直尺与路面之间的间隙作为平整度指标; 测量竖向平面时，检测尺侧面靠紧被测面，其缝隙大小用契形塞尺检测，其数值即平整度偏差。

风电塔筒内部结构2000KW塔筒顶法兰平面度加工方法探讨摘要：针对大唐三门峡清源风电场许继单机2000KW/8On风电塔筒顶法兰装焊后平面度要求较高、难于保证这一生产难题，作者分别采用二种不同的加工方法认真进行对比、分析，并设计出的专用定位工装。

最终采用顶部法兰与相邻三节筒节装配焊接后，用专用定位工装，在数控落地铣镗床上焊后加工顶法兰端面，再将加工过的组件与塔架上段塔筒其余各段总装，较好地解决了这一制约生产的技术难题。

关键词：顶法兰；平面度；焊接变形：TG113.26+3：A1 问题的提出1.1 前言由于风电塔筒上段顶部法兰总装时与风机机舱推力轴承相连接，所以对其装焊形位公差控制要求相当严格。

我公司承制的许继2000KW/80n风电塔筒顶部法兰总装后图纸要求法兰平面度不大于0.35mm表面光洁度为5级。

远高于东汽风电塔筒对法兰焊后平面度0.6mm的要求。

1.2 保证顶部法兰要求平面度0.6m m以内的上段塔筒传统的加工工艺为保证风电塔架上段塔筒顶部法兰的焊后平面度，对于顶部法兰要求平面度0.6mm以内的上段塔筒，我们通常采用如下的加工工艺。

我们在塔架上段塔筒上、下法兰整体辗制成型后机加工时预留适当的法兰内倾反变形量。

塔架上段塔筒厂内装焊时，采用先将上、下法兰与与之相邻的筒节在平台上竖装，将焊缝间隙调整均匀，点焊定位加固成组件；再将上段其余筒节按排板图也装配成组件，定位加固；最后将二法兰组件与筒节组件总装。

检验合格后，制定严密、科学的焊接方法、焊接规范及合理的焊接顺序，然后认真施焊，从而尽可能地减小焊接变形。

如果采用我们传统的加工方法，将难以保证许继塔筒顶部法兰焊后平面度要求，生产将不能正常进行，进而影响产品的正常交货周期。

2 改进方法探讨图1 上段组成示意图顶部法兰机加工时在法兰端面予留5mm厚度余量作为焊后加工余量。

结合我公司设备现状，我们制订了二种加工方案：2.1 方案一顶部法兰与筒节T1 装焊后，用6.5m 立车加工法兰端面。

风电塔筒法兰平面度与焊缝质量控制的研究风电塔架是风力发电机的一个关键支撑部位，塔架有衍架式与圆锥筒体式。

目前最多的就是后面一种，就是由数段锥形筒体，依靠法兰连接成一个高度60米到90米之间的锥形圆筒状结构。

每段的筒体又是由不同厚度的钢板，卷制成筒节，通过焊缝对接组成。

由于塔筒是几段筒体通过焊接的法兰无缝结合的。

且风电塔筒所承受的主要作用力有：风力作用在叶片上的推力、扭矩、弯矩，舵机的压力、弯矩，内部电机的振动摆力，以及自身的重力。

这些力通过焊缝与法兰上的高压连接螺栓承受传递。

如果法兰平面度差，高强度的螺栓就无法拧紧。

这就不单是质量问题也会带来安全隐患。

这说明如何控制法兰平面度是风电塔筒制作重点要解决的。

1、法兰平面的质量要求在制作风电塔筒中，法兰的平面度要求对不同位置的法兰它是不同的。

根据设计的图纸，每段塔筒焊接后，法兰平面度的值要小于等于2mm。

但是对于上段的与风机舵机座相连的顶法兰面它的平面度值要小于等于0.35mm。

而且对于所有的焊后的法兰不允许有外翻现象的出现，只允许内倾值在0~1.5mm。

2、法兰焊后变形的原因分析风电塔筒是由每块钢板卷筒，组对焊接而成。

每个筒节就类似一个圆台，它是由开好坡口后的钢板卷制而成。

塔筒就是通过内外环焊接，从大圆台到小圆台这样焊接而成。

每段开头结尾与法兰焊接，分为内环焊接与外环焊接。

当焊接内环时，热变形就产生法兰内环往下的拉力，这样就产生内倾现象（本身采购的法兰有一定内倾）。

焊接外环时同样的原理就会把法兰外环往下拉出现外翻情况。

因此内环焊与外环焊的焊道数与顺序影响到法兰的外翻与内倾及其大小。

筒节与法兰对接端面不平整，气刨焊焊缝不平齐，法兰焊接过程中就会有“波浪变形”，造成焊后法兰平面度差。

3、控制法兰变形的方法3.1法兰焊接顺序焊缝的焊接坡口是V型的，要防止法兰焊后内侧外翻，就需要有合理的焊接顺序。

即内外焊缝交替进行，首先内环焊焊2道，然后外部用二氧化碳气刨焊清根，，再埋弧焊焊接外部完毕，最后再焊接内部环焊。

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。

风电塔架法兰平面度及平行度的控制摘要:通过分析风电塔架制作过程中法兰平面度及平行度的影响因素,研究法兰平面度及平行度的控制方法和造成两项参数超差后的补救措施,为公司风电塔架制造过程关键参数控制提出了一些建议。

关键词:风电塔架;垂直度;同轴度;法兰平面度及平行度;控制1.影响法兰平面度及平行度的因素分析1.1筒节钢板的下料平截空心圆锥形筒节钢板下料需保证下弦长B±2;上弦长b±2;板宽(H1~H5)之差≤2;扇形板对角线差|M1-M2|≤3mm,见图1。

法兰平面度一次性合格率下降的制约因素之一就是钢板的下料尺寸达不到工艺要求,首要原因是数控火焰切割机本身精度的下降引起下料尺寸误差偏大,其次是数控火焰切割机的切割速度超出了板材厚度适用的切割速度,产生切割变形。

图1筒节钢板下料后尺寸测量位置示意图钢板下料精度未得到保证时,钢板在卷制后不能得到标准的平截空心圆锥体,从而影响整个塔段的同轴度及上下口的平行度。

1.2筒节的卷制筒节在卷制过程中,要求环向错口量最大不超出2mm(见图2)。

而在实际操作过程中,若钢板未按要求放正就进行卷制,就会引起环向错口量过大,会直接影响整个塔段的同轴度和上下口的平行度。

图2环向错口量1.3筒节的校圆筒节任意截面的圆度公差要求为:(Dmax-Dmin)/Dnom≤0.005式中:Dmax为测量出的最大内径;Dmin为测量出的最小内径;Dnom为所测量截面的公称内径。

筒节的圆度偏差可用内径弧长为D/6的矫正样板检查,间隙不应大于1.5mm。

与法兰对接的筒节,其在圆度偏差过大时进行组对,会在应力作用下使法兰产生扭曲变形,影响法兰的平面度。

1.4筒节的组对筒节在组对前要检查环缝对口错边量(见图3),其值d x≤0.1t+1mm,且最大不超过2.5mm,在测量对口错边量dx时,不应计入两板厚度差值,t为钢板公称厚度,mm。

环缝对口错边量过大等情况下若对相邻筒节强行进行组对,塔段会因焊接应力产生变形,从而影响塔段法兰平面度及平行度。

浅析海上 7.0MW风机塔筒制作工艺及过程质量控制摘要：文章针对风机塔筒制造过程中关键质量控制点及材料控制情况，进行研究并制定切实可行的过程控制方法；并使用先进的焊接监控管理系统，动态控制焊接精度，以保证产品质量，提高生产效率。

关键词：风力发电塔筒组对焊接质量一、工程概况大唐南澳勒门海上风电项目设计为17台7.0MW风机、一座海上升压站基础。

风机塔筒共17套，直径φ4145mm～6500mm，单件重约398t，材质：Q355ND;法兰直径6.0m～4.185m，材质：Q355NE-Z35。

二、塔筒制作流程图1 塔筒制作工艺流程图三、制作过程质量控制3.1材料采购控制塔筒钢板在申购前需技术人员根据设计图纸进行排版，并预留合理是焊接伸缩余量。

3.2 下料控制钢板到场经检验合格、建档后即可加工。

下料前对数控切割机进行编程，经校验无误后按照塔筒展开的实际尺寸进行下料。

下料偏差为长、宽尺寸：±1mm，对角线尺寸为±2mm。

钢板下料后，需刻划0°、90°、180°、270°四条工艺轴线，并按要求在筒体180°轴线从下端往上300mm左右使用钢印号标记出项目名称、产品编号、板号、钢板规格、材质、炉号等信息。

3.3 坡口质量控制钢板按照排料图尺寸使用半自动火焰切割机开设纵、环缝坡口，坡口切割前处应清理钢板正反两面的氧化铁。

割痕深度≤0.5mm，局部割痕≤2mm；切割边棱与表面垂直度≤1.5mm；零件棱、边之间的垂直度及平行度不得大于相应尺寸的公差的50%。

3.4 卷圆与校圆（1）卷圆工艺卷圆前首先根据图纸统计的筒节的曲率，并制作内卡样板用来校验卷圆时的曲率，根据设计要求分别制作不同弧度的样板，用内卡样板检查以保证筒节弧度均匀性。

卷制前及卷制过程中，应将钢板表面的氧化皮和其他杂物清理干净，筒节卷制方向应和钢板的轧制方向一致。

（2）卷圆流程如下图图2 卷板机卷板过程图卷制过程中板材表面应避免机械损伤，有严重伤痕的部分应修磨，并使其圆弧过渡。

风力发电塔架是风力发电设备的关键支撑部件，是连接风机的重要部件，它承受了风力作用在叶片上的推力、扭矩、弯矩、陀螺力矩、电机的震动及受力变化时的摆动。

它由３、４段直筒或圆锥筒通过高强螺栓将两端的法兰连接在一起组成一台塔架。

因此法兰的平面度、角变形和椭圆度的好坏将直接影响到风机的运行，影响风机设备的寿命。

法兰是成品锻件，从法兰厂出厂时已经做好正火和回火处理，因此如何控制好该三个指标，避免通过火焰矫形来控制平面度、内倾、椭圆度显得很有实际意义。

1塔筒焊接后法兰的质量要求塔筒成段后法兰平面度要求顶法兰０．８ｍｍ，其余法兰１．５￣２．０ｍｍ（根据风机厂要求有所不同）；法兰椭圆度为３ｍｍ；法兰内翻顶法兰０￣－０．５ｍｍ；其余法兰０￣－１．５ｍｍ。

2法兰与筒体焊接变形分析目前各风机厂采用的主体材料基本上为Ｑ３４５系列的低合金钢，法兰为Ｑ３４５Ｅ－Ｚ２５材料，要求碳当量小于０．４５％。

其焊接性较好。

法兰与筒节相焊后，圆筒环焊缝所引起的纵向残余应力σｘ取决于圆筒直径、厚度和焊接压缩塑性变形区的宽度，应力峰值随着圆筒直径的增大和板厚的减小而增大；而横向应力σｙ直接原因来自焊缝冷却的横向收缩；对厚板焊接接头中除有纵向和横向残余应力外，在厚度方向上还有较大的残余应力σｚ。

在上层或接近上层的多层焊缝中，存在较大的拉应力，见图１。

焊接变形分为加热阶段的变形和冷却阶段的变形。

在加热阶段，焊缝及近缝区温度很高，材料的自由热变形量为α１Ｔ，其值较大；而远离焊缝区域温度低，其α１Ｔ较小，焊缝区的自由热膨胀变形将受邻近低温区所约束而被压缩，使焊缝两侧较远区产生拉应力。

在冷却阶段，当焊缝冷却到室温时，由于焊缝附近残留一个压缩塑性变形区，产生回弹，成为剩余焊接变形，产生剩余应力，焊缝区被限制收缩而成为剩余拉力，焊缝两侧以远则为压应力。

3控制变形采取的工艺措施３．１采用反变形法根据风机厂的要求及图纸，在法兰加工时，将法兰加工成内倾。

内倾量要根据与法兰相连接的板厚而确定。

塔筒法兰平面度测量规范(含法兰内倾度)1.概述该规范适用于所有风力发电行业的塔筒法兰平面度(含内倾度)的测量。

在风电行业塔筒制造过程中，法兰平面度(含内倾度)是一项非常重要的几何指标，它将直接影响两法兰之间的结合程度及塔筒预紧状态。

2.测量工具建议使用瑞典Damalini AB公司制造的Easy-laser TM D600等型号均可，软件使用Easy-Link专用软件。

3.测量过程3.1.发射器的安装3.1.1.将发射器的旋转头置于底盘中心.(见图1)图1 激光发射器的安装3.1.2.用六角扳手将两颗固定螺丝依次分三次预紧。

(注意:不能一次预紧)3.2.发射器的架设3.2.1.将发射器架设在法兰4点半钟，即3点与6点之间的中间螺栓孔处。

(见图3)3.2.2.注意支点朝内,两个调整旋钮朝外(见图3).3.3.测量密度的确定3.3.1.所谓测量密度,就是在法兰上测量多少点. 测量密度过高,增加无谓的工作量; 测量密度过低,不能完全反映法兰的平面度变化量及变化趋势,甚至会将尖峰点漏掉.所以,合理的测量密度是非常重要的.3.3.2.测量密度的确定无特定要求情况下，按下表为依据：法兰螺栓孔数64 68 70 72909296100108110116 120测量密度16 17 14 1818232425 27 22 29 30法兰螺栓孔数 130 136 138140144160170180190测量密度26 34 46 28 36 40 34 36 383.4.测量点的编号3.4.1.从焊缝开始,顺时针依次编号. (见图2)3.4.2.若同时测内倾度,则先内后外编号. (见图2)图2 测量点的编号3.5.激光面的粗调(见图3)3.5.1.目的是提供一个和被测法兰近似平行的激光面.3.5.2.采用三点法,将三点处的激光都调整到靶中央环.图3激光发射器的架设三点的确定3.5.3.1点是近点,尽量靠近激光发射器的法兰外侧.3.5.4.2点是B旋钮和支点的延长线于法兰外侧的交点.3.5.5.3点是A旋钮和支点的延长线于法兰外侧的交点.3.5.6.先将D5激光探测器放置于1点.3.5.7.将D5在探杆上下移动,使激光落在靶中央.固定两螺钉,使D5不能在探杆上滑动.3.5.8.将D5放置于2点,调整B旋钮,使激光落在靶中央环.3.5.9.将D5放置于3点,调整A旋钮,使激光落在靶中央环.3.6.激光面的精调(见图3)3.6.1.目的是提供一个和被测法兰非常近似平行的激光面.3.6.2.采用三点法,将三点处的探测器读数控制在0~0.2之间.3.6.3.将D5放置于1点,在Program 17 Values程序中,按5将H值删掉,按.将数据放大,以便监测.当有读数时,按0将该点读数逻辑0.3.6.4.将D5放置于2点,调整B旋钮,使读数在0~0.2之间.3.6.5.将D5放置于3点,调整A旋钮,使读数在0~0.2之间.3.7.激光发射器的调整旋钮图4调整旋钮3.7.1.锁紧旋钮,只锁粗调旋钮,不锁微调旋钮.3.7.2.粗调旋钮,粗调时用(见图4).3.7.2.1.检查微调旋钮,将微调旋钮旋至正常位置,距离粗调旋钮2.5mm处.(注意!! 每次使用前，操作人员养成良好习惯，检查该位置，使用完毕后，回复该位置。

风电塔筒制作法兰平面度控制摘要：本文笔者结合多年的风电塔筒制作经验，对风电塔筒法兰与筒体的组焊工艺进行了优化改进，特别是采用法兰加工预留内倾量方法，有效地控制了法兰平面度，使得一次性合格率达到了90%以上，提高了生产效率，降低了成本，同时有效地消除了反复刨焊造成焊缝外观质量差，焊缝成型不好的现象，提高了产品外观质量和内在质量。

关键词：焊接；平面度；法兰内倾；法兰外翻；焊接变形1、塔筒制作法兰平面度控制1.1 在下料过程中控制筒节扇形钢板的弦长、弦高、对角线偏差（1）所有料坯下料前检查外形尺寸，经质量检查合格确认后，方可批量下料。

（2）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≤14mm 壁厚的钢板可以不开坡口外，其他壁厚的钢板开23°坡口，预留5.0～7.0mm 钝边；与法兰连接的筒节开23°坡口，留5.0~7.0mm 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。

1.2 筒节卷制、组对、焊接过程控制其圆度（1）筒节卷制时，按滚压线进行卷制，卷制过程中注意清理板面及卷板机上下辊，防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CO2气体保护焊，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。

（2）在筒节卷制中严格控制压延次数，筒节的周长误差控制到最低值。

（3）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。

（4）单节筒节卷制不允许出现死弯，卷形过程中用弧形样板多次检查其圆度，不允许卷过量，直径尺寸偏差控制在±3mm 以内，卷形后筒节两头用十字拉筋支撑，才能进入下道焊接工序。

风电塔筒法兰外翻变形的控制工艺摘要：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：塔筒；法兰外翻变形；控制工艺1.引言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10~30mm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。

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。

2.工程背景某企业承制了一批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2955rma，筒体板厚由基础环44rma变化到顶部12mm，自身总质量为125t，筒体板材为0345E，法兰材质为$355NL-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。

风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺措施分析摘要：随着不可再生资源的不断减少，我们为了节约资源，发电的方式有了很大的改变，例如可以通过水力、风力等可再生资源来发电。

在风力发电设备中，它最关键的部件就是风力发电塔架，它连接着风机中的重要部件，它主要起到的是承受作用。

塔架中法兰的好坏会直接影响到风机的运行，所以对法兰的焊接工艺就成为了主要研究对象，根据查阅相关文献与资料，本文通过法兰焊接时要控制的三个指标入手来进行讨论与分析，希望对以后的研究可以有所帮助。

关键词：风力发电机、塔筒、法兰焊接、变形控制、工艺措施影响法兰焊接的三个指标分别为：法兰的平面度、法兰的内倾量、法兰的椭圆度，在焊接过程中保证了这三个指标的完成，可以为我们带来很大的经济效益。

可是在我们平常的焊接工艺中常常会出现法兰外翻变形等现象，这就要求我们要根据筒体焊接过程中出现的问题，对传统工艺措施进行控制和改变，现在我们就根据法兰焊接变形的原因进行分析，提出有效措施，希望这些措施可以得到广泛的推广。

一、法兰的含义和作用法兰，它是一个将设备中的轴与轴或设备与设备连接起来的零部件，主要用于管端部位，适用范围广阔，它可以适用于建筑工程、轻重工业、电力设备等等方面，零件材质为不锈钢、碳钢、镍钢等为主。

法兰主要分为三种类型：丝扣连接法兰、焊接法兰、卡夹法兰，通常在风力发电机的塔筒中我们主要采用焊接法兰。

需要注意的是，在使用过程法兰一般都是以成对的形式使用，根据不同的压力导致法兰的厚度和使用的螺旋都有所不同。

正如它的含义所叙述一般，法兰的作用是连接，轴与轴的连接或者设备与设备之间的连接。

二、风电塔筒焊接后对法兰的质量要求由于不同的压力影响，设备中法兰这个零部件的厚度也会不同。

风力发电机中塔筒是通过三或四段的直筒或圆锥筒焊接形成的，这个焊接过程就需要通过高强螺栓把两端的法兰来连接起来，这样就完成了一个塔筒的建造。

在塔筒成段焊接中，要按照法兰的平面度、法兰的内倾量、法兰的椭圆度这三个标准来挑选适合的法兰，其中法兰的平面度要求顶法兰的厚度为0.8毫米，剩下的法兰为1.5毫米至2毫米之间，具体厚度按风机厂的要求为主；法兰的椭圆度为3毫米；所有的法兰在焊接后不允许有内翘的现象，只允许存在微小的内凹偏差，其中法兰的内翻顶法兰偏差不超过0.5毫米，其余法兰的偏差也不超过1.5毫米。

有限责任公司法兰平面度、内倾度控制及校正工艺第1页共3页1. 控制法兰平面度、内倾度的工艺措施1.1 互相连接的一对法兰对把焊接将两法兰用螺栓连接在一起，在2个法兰之间、螺栓内侧均与垫上2mm厚的垫片，拧紧螺母并找正法兰和筒体的位置后，实施法兰与筒体的焊接，然后将螺栓拆除。

1.2 法兰焊接变形控制法兰与塔筒焊接过程中，一定严格控制焊接变形，要求法兰内倾外平，不允许法兰外倾，焊缝坡口为内侧坡口，焊前预热温度不低于125摄氏度，采取交替分层施焊，焊接过程中，次道焊缝必须一次完成，保持焊缝受热均匀。

首先点固法兰与塔筒，组对间隙0+1，定位焊，焊点长为10mm间距约150mm。

CO2气体保护焊焊接外侧，起衬垫作用。

焊前预热温度＞125℃，采用交替分层施焊，以18mm顶部塔筒与法兰焊接为例，工艺参数如下：焊接工艺参数焊接层次焊接方法焊接材料焊接电流（A）电弧电压（V）焊接速度mm/mim备注牌号直径（mm）极性电流1 GMAW ER50-6/φ1.2 1.2 直流反接220-280 28-32 15-20气体流量正面15-252.3 SAW H10Mn2/SJ101 4.0 直流反接580-600 28-30 270-310清根碳弧气刨φ8.0 直流反接320-360 清根深度为6mm4（外）SAW H10Mn2/SJ101 4.0 直流反接620-680 30-34 270-3105.6 SAW H10Mn2/SJ101 4.0 直流反接580-600 28-30 270-310焊后，清除焊渣并对焊缝进行100%外观检查。

对焊缝进行100%UT/MT检测，Ⅰ级合格.1.3 控制筒体与法兰的加工和组装过，成品法兰组对前应先对法兰和筒体的平面度进行测量，需达到标准要求，法兰应预留内倾量，顶部法兰为0.6~0.62mm，其余法兰为1.5~2.0mm；法兰与筒有限责任公司法兰平面度、内倾度控制及校正工艺第1页共3页体组对应是无间隙组对，施焊时不能间断需一次完成。

塔筒法兰平面度测量规范(含法兰内倾度)1.概述该规范适用于所有风力发电行业的塔筒法兰平面度(含内倾度)的测量。

在风电行业塔筒制造过程中，法兰平面度(含内倾度)是一项非常重要的几何指标，它将直接影响两法兰之间的结合程度及塔筒预紧状态。

2.测量工具建议使用瑞典Damalini AB公司制造的Easy-laser TM D600等型号均可，软件使用Easy-Link专用软件。

3.测量过程3.1.发射器的安装3.1.1.将发射器的旋转头置于底盘中心.(见图1)图1 激光发射器的安装3.1.2.用六角扳手将两颗固定螺丝依次分三次预紧。

(注意:不能一次预紧)3.2.发射器的架设3.2.1.将发射器架设在法兰4点半钟，即3点与6点之间的中间螺栓孔处。

(见图3)3.2.2.注意支点朝内,两个调整旋钮朝外(见图3).3.3.测量密度的确定3.3.1.所谓测量密度,就是在法兰上测量多少点. 测量密度过高,增加无谓的工作量; 测量密度过低,不能完全反映法兰的平面度变化量及变化趋势,甚至会将尖峰点漏掉.所以,合理的测量密度是非常重要的.3.3.2.测量密度的确定无特定要求情况下，按下表为依据：法兰螺栓孔数64 68 70 72909296100108110116 120测量密度16 17 14 1818232425 27 22 29 30法兰螺栓孔数 130 136 138140144160170180190测量密度26 34 46 28 36 40 34 36 383.4.测量点的编号3.4.1.从焊缝开始,顺时针依次编号. (见图2)3.4.2.若同时测内倾度,则先内后外编号. (见图2)图2 测量点的编号3.5.激光面的粗调(见图3)3.5.1.目的是提供一个和被测法兰近似平行的激光面.3.5.2.采用三点法,将三点处的激光都调整到靶中央环.图3激光发射器的架设三点的确定3.5.3.1点是近点,尽量靠近激光发射器的法兰外侧.3.5.4.2点是B旋钮和支点的延长线于法兰外侧的交点.3.5.5.3点是A旋钮和支点的延长线于法兰外侧的交点.3.5.6.先将D5激光探测器放置于1点.3.5.7.将D5在探杆上下移动,使激光落在靶中央.固定两螺钉,使D5不能在探杆上滑动.3.5.8.将D5放置于2点,调整B旋钮,使激光落在靶中央环.3.5.9.将D5放置于3点,调整A旋钮,使激光落在靶中央环.3.6.激光面的精调(见图3)3.6.1.目的是提供一个和被测法兰非常近似平行的激光面.3.6.2.采用三点法,将三点处的探测器读数控制在0~0.2之间.3.6.3.将D5放置于1点,在Program 17 Values程序中,按5将H值删掉,按.将数据放大,以便监测.当有读数时,按0将该点读数逻辑0.3.6.4.将D5放置于2点,调整B旋钮,使读数在0~0.2之间.3.6.5.将D5放置于3点,调整A旋钮,使读数在0~0.2之间.3.7.激光发射器的调整旋钮图4调整旋钮3.7.1.锁紧旋钮,只锁粗调旋钮,不锁微调旋钮.3.7.2.粗调旋钮,粗调时用(见图4).3.7.2.1.检查微调旋钮,将微调旋钮旋至正常位置,距离粗调旋钮2.5mm处.(注意!! 每次使用前，操作人员养成良好习惯，检查该位置，使用完毕后，回复该位置。

以金风 750kW 风力发机电组塔架施工为例, 浅谈法兰创造工艺要求及质量控制风力发电塔架法兰创造工艺质量控制风电是继热电、水电、核电等发电项目中产生又一个新型发电工业体系。

多年来世界风力发电如雨后春笋, 逐年以二位数速度迅猛增加。

中国风力发电起步于 80 年代末, 集中在沿海和新疆、内蒙风能带。

1986 年~1994 年试点, 1994 年新疆达坂城 2 号风场首次突破装机 10MW。

4 年后, 装机 223MW, 增加 9 倍, 占全球风力发电装机 2.3% 。

风力发电技术是把风能转变为电能技术。

经过风力发机电实现 , 利用风力带动风车叶片旋转 , 再透过增速机将旋转速度提升 , 来促进发机电发电。

风力发机电通常有风轮、发机电(包含装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。

风力发机电工作原理比较简单 , 风轮在风力作用下旋转 , 它把风动能转变为风轮轴机械能。

发机电在风轮轴带动下旋转发电。

风轮是集风装置, 它作用是把流动空气含有动能转变为风轮旋转机械能。

通常风力发机电风轮由 2 个或者3个叶片组成。

在风力发机电中 , 已采取发机电有 3 种, 即直流发机电、同时交流发机电和异步交流发机电。

风力发机电中调向器功效是使风力发机电风轮随时都迎着风向 , 从而能最大程度地获取风能。

通常风力发机电几乎全部是利用尾翼来控制风轮迎风方向。

尾翼材料通常采取镀锌薄钢板。

限速安全机构是用来确保风力发机电运行安全。

限速安全机构设置能够使风力发机电风轮转速在一定风速范围内保持基础不变。

塔架是风力发机电支撑机构 , 稍大风力发机电塔架通常采取由角钢或者圆钢组成桁架结构。

风力机输出功率与风速大小相关。

因为自然界风速是极不稳定 , 风力发机电输出功率也极不稳定。

风力发机电发出电能通常是不能直接用在电器上 , 先要储存起来。

现在风力发机电用蓄电池多为铅酸蓄电池。

风力发电工业体系由以下子体系组成: 机组、塔架、土地、勘测设计、风场配套、输电工程。

风力发电塔架法兰平面度控制技术摘要：本文首先阐述了法兰焊接平面度的质量要求，接着分析了法兰平面度影响因素及控制方法，论述了控制法兰角变形的原因及措施，最后对控制法兰平面度在组对时及焊接时应注意的问题进行了探讨。

关键词：风力发电塔架；法兰；平面度；焊接变形控制引言：风力发电塔架是风力发电机的一个关键支撑部件，行业内较为常用的塔架型式是钢制锥塔，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。

1法兰焊接平面度的质量要求在风力发电装备中，风力发电塔架具有十分重要的，不可缺少的作用。

它在整个发电过程中起着连接风机各个关键装置的作用，要担负起叶片转动过程中产生的各种压力，冲击，以及电机的震动还要调整受力过程中的摇摆。

发电塔架经过3、4段直筒或锥筒联合在一起构成的。

因为每一节塔架是将滚制筒与法兰通过焊接的方式连在一起的，所以。

最重要的是在焊接之后要调控好平面度。

要是在制作过程中操作不当，将不利于风力发电机的正常运作，造成机械破损．降低机械设备的工作效率，缩短机械设备的寿命。

法兰焊接后的平面度均需符合图纸设计要求，每段塔架焊接后法兰面的平度小于等于2 mm，连接风机机舱座的顶法兰平面度小于等于0.35mm，所有法兰面（沿直径方向）焊后只允许内倾不允许外翻，内倾量为0～1.5 mm（顶法兰0～0.5mm）。

2法兰平面度影响因素及控制方法2.1 法兰自身的平面度法兰一般整体锻造机加而成，其自身的平面度基本都能得到保证。

由于法兰截面相对于其直径相差很大，所以法兰整体刚度差，复测平面度时必须有一定数量的支撑点支撑法兰，并且各支撑点亦必须满足一定的平面度才能作为复测法兰时的基准面。

2.2 筒节下料尺寸控制筒节展开后呈扇形，其两条弧形边分别形成筒节的两个端口，理想的筒节端口一定在一个平面上，因此弧形边的下料精度决定着筒节端口的平面度。