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摘 要：风力资源是取之不尽用之不竭的，利用风力发电可以减少环境污染，节省煤炭、石油等常规能源。目前我国陆上风力发电技术已非常成熟。风力发电机组塔架制造的主要难度就是保证塔架筒体长度、两端法兰平面度、同轴度满足设计要求。2015年6月～12月，中外运长航重工青山船厂首次承担了25套风电机组塔架的制造工作并成功交付。本文根据实际建造过程，总结了塔架制造流程及关键工艺。
关键词：风力发电机组塔架；制造流程；法兰平面度
中图分类号：TM315 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）27-165-2
1 塔架概况及其制造技术要求
1.1 塔架概况
塔架为钢质圆锥体结构，总高度为84.146米（含基础环），由4段圆锥体（分别为塔架下段，塔架中下段，塔架中上段，塔架上段）和基础环通过法兰连接组成。每段塔架由多节筒体拼接而成，每节筒体约2.8米高。塔架设计最低温度为-20℃，筒体（含基础环）材料为Q345-C，法兰和门框材料为Q345E-Z25。
塔架自重：199.6t，塔底直径：4302mm，塔顶直径：3276mm
1.2 塔架制作技术要求
首台塔架各段主体完工后应进行总体组对，塔架总高度公差为±15mm，检查两端法兰的平面度、同轴度，以四个斜边长差值在3n mm以内为合格（n为塔架分段数量），但最大不得超过9mm。
2 塔架制造工艺流程
考虑到塔筒为钢质圆锥体结构，我们采用AutoCAD 2011软件对筒体进行零件展开，利用SigmaNest软件对零件进行切割下料。在切割筒体零件前，我们认真对数控切割机进行校准，保证零件切割精度。
2.1 筒节制作
2.1.1 筒节下料程序编写
塔架筒节下料程序利用SigmaNest软件编写，下料程序中包含筒节定位基准线信息。
2.1.2 筒节下料
塔架筒节下料后需测量每个零件的尺寸及对角线长度，测量值在误差范围内方可送至下道工序。误差范围为：筒壁扇形钢板下料尺寸与理论尺寸误差不超过1mm。筒节下料完成后按图纸使用半自动切割机开焊接坡口并进行打磨。特别需要注意的是下料完后要做好标记移植，即是把钢板的出厂编号移植到每个下料的零件上。
2.1.3 筒节卷制
我厂采用中国南通盛利重工机械制造有限公司生产的恒得利W11S-60X3200X上辊万能式卷板机进行筒节卷制。该卷板机参数如下：
最大板宽：3200mm；最大板厚：60mm；卷板速度：约4
米/分；电机功率：56kW
①钢板吊上卷板机前。应认真清洁表面的灰尘、铁锈等杂物，避免滚板过程中损伤设备。②将钢板放入卷板机，前后进行滚压。滚压过程中采用圆弧样板进行检验，直到钢板的内径满足图纸要求。③在卷好的钢板对接处点焊，并在筒节两端加引弧板。④使用自动焊机进行筒节内纵缝的焊接，先从内表面焊起，内表面焊接结束后再焊接外表面。
2.2 筒节与筒节组对
筒节间的组对采取卧式组对，每节组对时都要从焊缝位置开始，保证相邻筒节纵缝错位180°。通过对多个筒节进行组对，形成分段筒节。
①筒节组对前，先测量筒节对接处端面的周长，以便确定筒节组对错边量。②选择一个筒节作为组对基准筒节。将基准筒节放在固定胎架上，另一节筒节放在可移动胎架上，将可移动胎架慢慢向固定胎架靠拢，直到两个筒节端面的间隙达到图纸要求。③塔架总高度为84.146米，但总高度公差仅为±15mm。因此在一节筒节与另一节筒节组对完成后，就需要测量组对误差。该组对误差应在组对下一个筒节时利用焊接间隙消除掉。
2.3 法兰与筒节组对
按图纸将法兰与筒节进行组对，形成法兰筒节。根据金风公司的设计要求，法兰与筒节组对并焊接完成后，法兰平面只允许内倾。这对法兰和筒体组对的精度提出了很高的要求。经过认真考虑，我厂最终采用立式组对法来进行组对，为此我厂设计了法兰组对平台。
①法兰组对平台由一根圆管及八根工字钢焊接而成。圆管位于工字钢中心，8根工字钢按等分角度焊接在圆管外部。各段塔架法兰直径是不同的，因此工字钢的长度应能保证所有法兰都可以放置在工字钢上。工字钢表面用水平仪调平。②将法兰放置在法兰组对平台上，保证法兰的中心与圆管的中心对齐。将筒节吊至法兰上方进行组对，组对过程中注意控制法兰和筒节的错边量，并保证筒节纵缝应位于法兰两螺栓孔之间。③为了保证法兰与筒节的组对精度，组对后、焊接前应进行法兰平面度的检测。如发现平面度超差，应进行重新组对，直到平面度满足要求为止。
2.4 分段筒节与法兰节最终组对
①组装方法。分段筒节与法兰筒节采用卧式组对。将分段筒节放在固定胎架上，将法兰筒节放置在可移动塔架上。组装前认真测量筒节对接处端面的周长，用激光经纬仪检查组装端口的平面度公差。测量数据合格后，将可移动胎架慢慢向固定胎架靠拢，直到两个筒节端面的间隙达到图纸要求。②法兰筒节与分段筒节应在松弛状态下组对，不能采用外力强行组对。③组装后在筒体接口处烧定位焊。定位牢后测量单段筒节长度、两法兰端面的平行度、同轴度。测量值应满足图纸要求，否则应进行重新组对。
2.5 塔架门框的安装
①塔架门框与筒体焊接应在法兰焊接完成后进行。②塔架门框与筒体的焊接采用气体保护焊，焊缝需完全熔透。③塔架门框与相邻筒节纵缝应相互错开。
2.6 塔架附件焊接与组装
①附件的焊接必须在塔架主体完工后进行。②塔架附件焊接采用气体保护焊或手工电弧焊，焊接人员需具备相应的资格证书并需持证上岗。③附件的焊接位置不得位于塔体焊缝（纵缝和环缝）上，与塔体焊缝（纵缝和环缝）的距离应不小于100mm，受结构限制最小距离50mm。④附件焊前清除表面锈蚀、油污，焊条按说明书要求进行烘烤。
3 塔架的焊接条件及要求
①对于塔架筒体、法兰、基础环及门框的焊接操作者，其资质应为持有具有资质的压力容器的焊工，其余焊接工作应由技能熟练并持有焊工证的焊工担任。所持有的证书必须在有效期内。②焊接环境温度应>0℃（低于0℃时，应在施焊处100mm范围内加热到15℃～50℃），相对湿度<90%。③塔架需作所有类型焊缝机械性能检验，在施焊塔架同时，按相同要求制作筒体纵缝焊接试板，产品焊接试板的厚度范围应是所代表的工艺评定覆盖住产品厚度范围之内，如纵向焊缝的焊接工艺评定覆盖范围不同时，应分别制作焊接试板。
4 塔架涂装
我厂该项目采用的是金风公司要求的C5涂料防腐方案，涂料采用永新牌产品，配套如表1。
5 结束语
2015年12月，该承接的湖北麻城蔡家寨项目25套塔架全部交付并安装，塔架的质量得到了业主的好评。通过该项目，我厂在湖北风电塔架制造领域打响了名声！令人欣喜的还有，我厂通过该项目总结出了一套成熟的塔架制造流程，特别是“塔筒组对平台”和“塔筒内纵缝焊接架”在实际建造中有效提高了建造速度和精度。本文既是对湖北麻城蔡家寨项目塔架建造技术的一个总结，也是为今后我厂再承接塔架建造项目提供有力的技术支持。
参 考 文 献
[1] 陈克，付英杰，苑宏智，吴熙萍.风力发电塔架制造技术[A].全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C].2011.
[2] 王书海.风电塔架制造工艺探讨[J].中国科技纵横，2013（4）：133-133.
[3] 曹振峰.风力发电塔架筒体制造工艺细节分析[J].新疆农机化，2009（2）：30-31.
关键词：风力发电机组塔架；制造流程；法兰平面度
中图分类号：TM315 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）27-165-2
1 塔架概况及其制造技术要求
1.1 塔架概况
塔架为钢质圆锥体结构，总高度为84.146米（含基础环），由4段圆锥体（分别为塔架下段，塔架中下段，塔架中上段，塔架上段）和基础环通过法兰连接组成。每段塔架由多节筒体拼接而成，每节筒体约2.8米高。塔架设计最低温度为-20℃，筒体（含基础环）材料为Q345-C，法兰和门框材料为Q345E-Z25。
塔架自重：199.6t，塔底直径：4302mm，塔顶直径：3276mm
1.2 塔架制作技术要求
首台塔架各段主体完工后应进行总体组对，塔架总高度公差为±15mm，检查两端法兰的平面度、同轴度，以四个斜边长差值在3n mm以内为合格（n为塔架分段数量），但最大不得超过9mm。
2 塔架制造工艺流程
考虑到塔筒为钢质圆锥体结构，我们采用AutoCAD 2011软件对筒体进行零件展开，利用SigmaNest软件对零件进行切割下料。在切割筒体零件前，我们认真对数控切割机进行校准，保证零件切割精度。
2.1 筒节制作
2.1.1 筒节下料程序编写
塔架筒节下料程序利用SigmaNest软件编写，下料程序中包含筒节定位基准线信息。
2.1.2 筒节下料
塔架筒节下料后需测量每个零件的尺寸及对角线长度，测量值在误差范围内方可送至下道工序。误差范围为：筒壁扇形钢板下料尺寸与理论尺寸误差不超过1mm。筒节下料完成后按图纸使用半自动切割机开焊接坡口并进行打磨。特别需要注意的是下料完后要做好标记移植，即是把钢板的出厂编号移植到每个下料的零件上。
2.1.3 筒节卷制
我厂采用中国南通盛利重工机械制造有限公司生产的恒得利W11S-60X3200X上辊万能式卷板机进行筒节卷制。该卷板机参数如下：
最大板宽：3200mm；最大板厚：60mm；卷板速度：约4
米/分；电机功率：56kW
①钢板吊上卷板机前。应认真清洁表面的灰尘、铁锈等杂物，避免滚板过程中损伤设备。②将钢板放入卷板机，前后进行滚压。滚压过程中采用圆弧样板进行检验，直到钢板的内径满足图纸要求。③在卷好的钢板对接处点焊，并在筒节两端加引弧板。④使用自动焊机进行筒节内纵缝的焊接，先从内表面焊起，内表面焊接结束后再焊接外表面。
2.2 筒节与筒节组对
筒节间的组对采取卧式组对，每节组对时都要从焊缝位置开始，保证相邻筒节纵缝错位180°。通过对多个筒节进行组对，形成分段筒节。
①筒节组对前，先测量筒节对接处端面的周长，以便确定筒节组对错边量。②选择一个筒节作为组对基准筒节。将基准筒节放在固定胎架上，另一节筒节放在可移动胎架上，将可移动胎架慢慢向固定胎架靠拢，直到两个筒节端面的间隙达到图纸要求。③塔架总高度为84.146米，但总高度公差仅为±15mm。因此在一节筒节与另一节筒节组对完成后，就需要测量组对误差。该组对误差应在组对下一个筒节时利用焊接间隙消除掉。
2.3 法兰与筒节组对
按图纸将法兰与筒节进行组对，形成法兰筒节。根据金风公司的设计要求，法兰与筒节组对并焊接完成后，法兰平面只允许内倾。这对法兰和筒体组对的精度提出了很高的要求。经过认真考虑，我厂最终采用立式组对法来进行组对，为此我厂设计了法兰组对平台。
①法兰组对平台由一根圆管及八根工字钢焊接而成。圆管位于工字钢中心，8根工字钢按等分角度焊接在圆管外部。各段塔架法兰直径是不同的，因此工字钢的长度应能保证所有法兰都可以放置在工字钢上。工字钢表面用水平仪调平。②将法兰放置在法兰组对平台上，保证法兰的中心与圆管的中心对齐。将筒节吊至法兰上方进行组对，组对过程中注意控制法兰和筒节的错边量，并保证筒节纵缝应位于法兰两螺栓孔之间。③为了保证法兰与筒节的组对精度，组对后、焊接前应进行法兰平面度的检测。如发现平面度超差，应进行重新组对，直到平面度满足要求为止。
2.4 分段筒节与法兰节最终组对
①组装方法。分段筒节与法兰筒节采用卧式组对。将分段筒节放在固定胎架上，将法兰筒节放置在可移动塔架上。组装前认真测量筒节对接处端面的周长，用激光经纬仪检查组装端口的平面度公差。测量数据合格后，将可移动胎架慢慢向固定胎架靠拢，直到两个筒节端面的间隙达到图纸要求。②法兰筒节与分段筒节应在松弛状态下组对，不能采用外力强行组对。③组装后在筒体接口处烧定位焊。定位牢后测量单段筒节长度、两法兰端面的平行度、同轴度。测量值应满足图纸要求，否则应进行重新组对。
2.5 塔架门框的安装
①塔架门框与筒体焊接应在法兰焊接完成后进行。②塔架门框与筒体的焊接采用气体保护焊，焊缝需完全熔透。③塔架门框与相邻筒节纵缝应相互错开。
2.6 塔架附件焊接与组装
①附件的焊接必须在塔架主体完工后进行。②塔架附件焊接采用气体保护焊或手工电弧焊，焊接人员需具备相应的资格证书并需持证上岗。③附件的焊接位置不得位于塔体焊缝（纵缝和环缝）上，与塔体焊缝（纵缝和环缝）的距离应不小于100mm，受结构限制最小距离50mm。④附件焊前清除表面锈蚀、油污，焊条按说明书要求进行烘烤。
3 塔架的焊接条件及要求
①对于塔架筒体、法兰、基础环及门框的焊接操作者，其资质应为持有具有资质的压力容器的焊工，其余焊接工作应由技能熟练并持有焊工证的焊工担任。所持有的证书必须在有效期内。②焊接环境温度应>0℃（低于0℃时，应在施焊处100mm范围内加热到15℃～50℃），相对湿度<90%。③塔架需作所有类型焊缝机械性能检验，在施焊塔架同时，按相同要求制作筒体纵缝焊接试板，产品焊接试板的厚度范围应是所代表的工艺评定覆盖住产品厚度范围之内，如纵向焊缝的焊接工艺评定覆盖范围不同时，应分别制作焊接试板。
4 塔架涂装
我厂该项目采用的是金风公司要求的C5涂料防腐方案，涂料采用永新牌产品，配套如表1。
5 结束语
2015年12月，该承接的湖北麻城蔡家寨项目25套塔架全部交付并安装，塔架的质量得到了业主的好评。通过该项目，我厂在湖北风电塔架制造领域打响了名声！令人欣喜的还有，我厂通过该项目总结出了一套成熟的塔架制造流程，特别是“塔筒组对平台”和“塔筒内纵缝焊接架”在实际建造中有效提高了建造速度和精度。本文既是对湖北麻城蔡家寨项目塔架建造技术的一个总结，也是为今后我厂再承接塔架建造项目提供有力的技术支持。
参 考 文 献
[1] 陈克，付英杰，苑宏智，吴熙萍.风力发电塔架制造技术[A].全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C].2011.
[2] 王书海.风电塔架制造工艺探讨[J].中国科技纵横，2013（4）：133-133.
[3] 曹振峰.风力发电塔架筒体制造工艺细节分析[J].新疆农机化，2009（2）：30-31.