风力发电机组塔架在制作过程中的尺寸控制

风力发电机组塔架在制作过程中的尺寸控制【摘要】本文通过对目前主流风力发电机组塔架制作技术规范的归纳和总结，结合我公司在塔架生产过程中的质量要求，主要从下料、卷制、组对、平面度（内倾度）、椭圆度、平行度（同轴度）等方面，提出风力发电机组塔架在制作过程中的尺寸控制要求及解决方法。

【关键词】风力发电机组塔架；尺寸控制及解决方法

塔架是连接与支撑风力发电机组的重要部件。塔架质量的好坏，直接影响到发电机组的使用寿命、运行安全、工作效率。塔架所承受的主要作用力有：风力作用在叶轮上的推力、扭矩、弯矩、陀螺力矩、齿轮箱高速运转的震动，发电机组及叶片的重力、塔架自身的重力。因此，塔架在制作过程中，对尺寸控制不当，将直接影响到塔架及发电机组质量，给发电机组的运行及安全造成严重的影响。

1 组对前单个部件尺寸控制

塔架在将单个筒节组对成一段塔筒之前，共有下料、卷（回）圆、纵缝焊接三个工序，在组对前将各工序制作尺寸控制在技术规范要求之内，是整段塔筒在环缝焊接完成后，整体尺寸不出现较大偏差的基本保证。以下将从下料和卷制两个方面进行论述：

1.1 下料

1.1.1 下料尺寸控制

1）钢板切割必须使用数控火焰或数控等离子切割。钢板（包括

筒体和门框）切割表面必须符合en iso 9013规定的ia级标准。

2）为避免出现切割后热粘连、切割面毛刺的出现，板厚低于5mm 的钢板避免使用氧乙炔炬切割，最好使用数控精细等离子切割。

3）切割前进行枪头调试和预演调试，进行预演工作，然后简单测量，避免切割尺寸的误差超过技术要求的范围。

4）切割完成后，进行尺寸检验，看是否在技术要求范围内。如有偏差，立即停止继续下料，并分析出现偏差的原因直至故障排除。

5）下料尺寸的技术要求各主机厂家各不相同，一般来说，筒节钢板的短边误差|a|≤1，长边误差|b|≤2，对角线误差|c|≤3。

1.1.2 下料尺寸偏差的解决办法

1）切割枪头和等离子割嘴属于耗材，如果在使用中切割精度达不到要求，立即进行备品更换。

2）数控切割机属于高精度设备，但在长期使用中，会出现误差累计，导致切割精度下降。可按照说明书，进行精度校正，以保证切割精度。

1.2 卷制

1.2.1 卷制尺寸控制

1）卷制弧头时，用样板检验弧头弧度。要保证弧头足够长（长度在50-80cm），避免在卷制时出现直段。

2）卷制时用弦长1.5m的内卡样板测与筒节间隙≤3mm。

3）卷制完成后，合缝间隙≤1mm。

4）校圆（焊接完成后）时，用样板复检，间隙≤2mm。

1.2.2 卷制尺寸偏差的解决办法

1）如一次达不到卷（回）圆要求，可以多次进行卷（回）圆，但一定要控制碾压力度，避免出现筒体压痕、破坏钢板强度。

2）如回圆按照正常程序无法完成，可考虑使用垫板，要求尺寸能够满足承垫力度，厚度大于需回圆筒节厚度。

2 组对后整体部件尺寸控制

单个筒节组成整段塔筒后，主要有组对控制、平行度（同轴度）控制、椭圆度控制、平面度（内倾度）控制等尺寸控制，以下从此四方面进行论述。

2.1 组对

2.1.1 组对尺寸控制

1）塔筒各节焊接时，纵缝之间要错开180°（或90°），塔筒门与两纵缝错开至少90°。

2）纵缝要求布置在一条直线上，最大偏移量不得超过20mm。

3）用卷尺测量筒口与法兰口、筒口与筒口的外圆周长，在技术要求的范围内确定错边量。

表1 不同钢板厚度筒节间未对齐错边量对照表

4）当组对焊接过半时，用卷尺测量剩余半边的筒口和法兰口，重新确定错边量，使错边量能够均匀分布。

2.1.2 组对尺寸偏差的解决办法

1）组对完成至最后2-3个筒节时，对已组筒节整体尺寸进行检测，看是否在技术要求范围内；如超出范围，则在剩余筒节组对时，

将尺寸偏差均匀分布在剩余筒节中。

2）出现超出技术要求范围的组对尺寸超差，则要求用气刨刨除打底焊接部位，将已组对筒节打开，并用磨光机将焊接部位打磨平整，重新确定错边量及尺寸后，再次按照技术规范进行组对。

2.2 平行度（同轴度）

2.2.1 平行度（同轴度）尺寸控制

1）焊接完成后的塔筒尺寸正负误差控制在理论长度的1/1000以内。

2）平行度要求控制在3mm以内。如图示在a1a2位置测量母线长度，并旋转筒节后，分别在0°、90°、180°、270位置，取得四个母线长度，母线长度相对误差在3mm以内。

3）同轴度要求控制在3mm以内。如图示在o1（o2）位置分别找出中心点位置，在中心点位置栓上钢卷尺，另一端用弹簧秤拴在钢卷尺，用相同的的拉力（约8公斤）测量并记录a、b、c、d四个象限的长度（见图1），其相对值在3mm以内为合格。

图1 塔筒平行度、同轴度检测示意图

2.2.2 平行度（同轴度）尺寸偏差的解决办法

1）平行度（同轴度）尺寸超差在3mm以内，一般采取氧乙炔热校的办法，在距离法兰1米的部位，进行氧乙炔热校。如加热一道热校区达不到效果，可增加1-2道。须严格控制热校区温度（500-600℃），切不可加热温度过高，致使钢板表面出现融化样凹坑。

2）平行度（同轴度）尺寸超差在3mm以上，可以采取在距离法兰的第二道或第三道焊缝上，视超差程度的不同，进行深度不同的碳弧气刨（深度不超过10mm），然后进行埋弧焊接补焊，可将尺寸超长部位收缩。整个过程要求严格按照二次焊接控制程序实施，一次达不到效果，绝不容许在同一部位再次施焊。

3）无论采取哪种校正措施，都要求在校正工序完成后，对被校正部位进行超声波/磁粉探伤。

2.3 椭圆度

2.3.1 法兰椭圆度尺寸控制

1）如无特殊要求，与机组底舱连接的上法兰椭圆度为|？覫|≤1，其余连接法兰椭圆度要求为|？覫|≤2。

2）椭圆度检测方法为，塔筒在匀速转动中，对法兰进行45°（与水平面夹角）的孔心距测量。杜绝在非匀速及夹角偏差过大情况下测量。

2.3.2 法兰椭圆度尺寸偏差的解决办法

1）法兰椭圆度超差后，可采用千斤顶配合顶杠顶圆的方式，顶圆时注意对法兰内侧进行垫层保护，避免出现压痕。

2）如焊接应力过大，用千斤顶配合顶杠的方法不能达到效果，则可考虑氧乙炔热校去除应力的方法。用氧乙炔火焰（温度在

500-600℃之间）对法兰内侧进行加热，部位为法兰直径超大的位置。注意控制温度，并在热校结束后进行超声波/磁粉检测加热部位。