風(fēng)力發(fā)電塔架法蘭鍛件

備案信息

備案號(hào)：79149-2021

備案月報(bào)： 2021年第1號(hào)(總第249號(hào)) 2100433B

風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法適用范圍

《風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法》適用于風(fēng)力發(fā)電塔架的制作安裝施工。

風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法工藝原理

《風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要包含三部分：葉輪、機(jī)艙和塔架。大型與電網(wǎng)接駁的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最常見的結(jié)構(gòu)，是橫軸式三葉片風(fēng)輪，并安裝在直立管狀塔架上。葉輪及機(jī)艙由中國(guó)之外或中國(guó)國(guó)內(nèi)專業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)制造，塔架主要由中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)制造。

塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)，是連接風(fēng)機(jī)的重要部件，它承受了風(fēng)力作用在葉輪上的推力、扭矩、彎矩、陀螺力矩、電機(jī)齒箱的振動(dòng)及受力變化時(shí)的擺動(dòng)等動(dòng)載荷，建設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)地區(qū)的環(huán)境溫度低溫可達(dá)-40℃左右，高溫可達(dá)50℃左右。由于風(fēng)的不可控性、隨機(jī)性，有時(shí)瞬時(shí)變化可達(dá)70米/秒以上，對(duì)塔架造成的瞬時(shí)沖擊載荷很大。

此外風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)其機(jī)艙仰角的要求較高，上下偏差范圍很小，例如VESTAS 600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙（機(jī)加工要求）仰角為5°±24‘。塔架的直線度、同軸度等對(duì)機(jī)艙的仰角影響很大。因此設(shè)計(jì)單位對(duì)塔架的材料、焊接工藝以及尺寸、形位公差提出了嚴(yán)格要求。

截至2009年，風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要采用管塔式塔架形式，這種類型的塔架用鋼板卷制焊接而成，形成上小下大的圓錐管，總高度一般為50~100米之間，直徑大約在3~5米左右，內(nèi)部裝設(shè)爬梯、電纜等直通機(jī)艙。考慮運(yùn)輸因素將塔架分為基礎(chǔ)環(huán)、下段塔筒、（中段塔筒）、上段塔筒。各段塔筒端部焊接法蘭，安裝時(shí)用高強(qiáng)螺栓將各段連接在一起，其結(jié)構(gòu)緊湊安全可靠、維護(hù)方便，外形美觀。

2.工藝制作原理

塔架主要是由鋼板卷制焊接而成的圓錐管，為了保證塔架及其端部法蘭的制作精度，提高施工質(zhì)量與效率，采用無(wú)間隙組對(duì)原理進(jìn)行制作。從塔架鋼板下料工序開始便采取一系列措施進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證鋼板的下料精度，為后道工序打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在卷制、組對(duì)、焊接等環(huán)節(jié)進(jìn)一步采取有技術(shù)先進(jìn)性的措施進(jìn)行施工，邊施工邊檢測(cè)，把每道工序的精度誤差都控制在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)，使最后形成的塔架產(chǎn)品各方面均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

將制作合格的各段塔架運(yùn)輸?shù)桨惭b位置后依次吊裝，由于塔架的制作精度得到了保證，所以采用高強(qiáng)螺栓將各段塔架連接緊固后即可達(dá)到設(shè)計(jì)的安裝精度要求，無(wú)須進(jìn)行調(diào)整。最后吊裝機(jī)艙和葉輪，從而完成風(fēng)機(jī)的整體安裝。

風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法施工工藝

• 工藝流程

《風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法》的工藝流程是：

原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)→板材切割→筒節(jié)卷制→筒節(jié)縱縫焊接→筒節(jié)與法蘭組焊→塔架環(huán)縫組焊→塔架附件連接件組焊→成品件檢驗(yàn)→成品件噴砂、涂裝→塔架附件組裝→包裝出廠→運(yùn)輸?shù)剿馨惭b位置→塔架、機(jī)艙、葉輪吊裝→風(fēng)機(jī)調(diào)試運(yùn)行→竣工。

• 操作要點(diǎn)

《風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法》的操作要點(diǎn)如下：

一、原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)

1.原材料入廠后，必須對(duì)原材料（包括鋼材、法蘭、焊材、油漆、標(biāo)準(zhǔn)件等）進(jìn)行詳細(xì)的質(zhì)量文件審查：要求有完整合格的產(chǎn)品出廠證明塔架筒體、法蘭、門框材質(zhì)必須具備質(zhì)量證明書原件或加蓋供材單位檢驗(yàn)公章的有效復(fù)印件（鋼廠注明“復(fù)印件無(wú)效”時(shí)等同于無(wú)質(zhì)量證明書）。

2.原材料應(yīng)按合同、技術(shù)文件及相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)與試驗(yàn)，并將檢驗(yàn)和試驗(yàn)的結(jié)果做好記錄。

1）筒體、門框、基礎(chǔ)環(huán)鋼板須按爐批號(hào)取樣送交有資質(zhì)第三方進(jìn)行化學(xué)成分、力學(xué)性能復(fù)驗(yàn)，按照《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 1591、《素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 700、《厚度方向性能鋼板》GB 5313進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可使用。

2）鍛造法蘭的尺寸及形位公差等應(yīng)按圖紙及技術(shù)文件要求進(jìn)行檢驗(yàn)，并按鍛造批次提供試樣送交有資質(zhì)第三方進(jìn)行100%UT、化學(xué)成分、力學(xué)性能復(fù)驗(yàn)，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可使用。

3）筒體、門框、基礎(chǔ)環(huán)鋼板及鍛造法蘭其他方面檢驗(yàn)，按技術(shù)文件及合同要求進(jìn)行。

4）焊接材料（焊條、焊絲、焊劑）的選用應(yīng)與母材相匹配，其選用等級(jí)分別根據(jù)《碳鋼、低合金鋼及不銹鋼焊條》JB/T 56102、《氣體電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲產(chǎn)品質(zhì)量分等》JB/T 50076、《碳素鋼埋弧用焊劑產(chǎn)品質(zhì)量分等》JB/T 5697的規(guī)定不得低于一等品，對(duì)焊接材料進(jìn)行檢驗(yàn)的要求按照技術(shù)文件的規(guī)定執(zhí)行。

5）油漆及標(biāo)準(zhǔn)件的檢驗(yàn)按技術(shù)文件及合同要求進(jìn)行。

6）原材料的材質(zhì)證明書、復(fù)檢報(bào)告、檢驗(yàn)、試驗(yàn)記錄等文件，按合同要求向業(yè)主（或監(jiān)理）報(bào)檢，并在交貨時(shí)一并提供。

3.所用原材料應(yīng)按圖紙及合同要求選用，發(fā)生材料代用時(shí)必須經(jīng)塔架設(shè)計(jì)單位認(rèn)可并辦理代用手續(xù)，并須經(jīng)業(yè)主和監(jiān)理人員認(rèn)可。

4.為了保證制作全程的可追溯性，每塊鋼板上必須標(biāo)記有以下信息（不限于）：爐批號(hào)、件號(hào)、材質(zhì)和質(zhì)量等級(jí)等。

二、板材切割

1.根據(jù)施工圖展開筒節(jié)，采用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行切割，數(shù)控編程時(shí)對(duì)切割、刨邊、機(jī)械加工、滾圓和焊接收縮等部位應(yīng)預(yù)留加工余量；每個(gè)筒節(jié)內(nèi)表面都應(yīng)分4個(gè)心線，作為組對(duì)與檢測(cè)基準(zhǔn)線，并標(biāo)出筒節(jié)號(hào)。

2.切割前鋼板必須矯正，以保證切口平直。

3.基礎(chǔ)環(huán)上的橢圓孔采用數(shù)控切割機(jī)切割，必須去除所有可見的凹槽和切痕，孔周圍不得有任何缺口或者槽口。其余螺栓孔鉆孔后必須將周邊毛刺全部清理干凈。

4.切割后切口上應(yīng)無(wú)裂紋、夾層和大于1.0毫米的凹陷，并應(yīng)清除邊緣上熔渣和飛濺物等。

5.若在筒體上切割或打印標(biāo)記，必須處理切口和切口旁邊表面損壞和硬化的區(qū)域。

6.塔架基礎(chǔ)環(huán)縱、環(huán)焊縫坡口采用刨邊機(jī)加工，塔架筒體縱、環(huán)焊縫坡口采用經(jīng)公司改進(jìn)并取得國(guó)家專利的半自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行加工，塔架筒體板材不等厚處應(yīng)按1:4加工過(guò)渡坡口。不允許手工切割或者手工開坡口。

7.切割允許偏差見表1。

8.邊緣加工允許偏差見表2。

三、筒節(jié)卷制

1.筒節(jié)采用三輥卷板機(jī)進(jìn)行卷制，用弦長(zhǎng)不小于1500毫米的弧形樣板反復(fù)檢查，筒節(jié)的弧線與樣板之間的間隙不得大于2毫米，以保證筒節(jié)的圓度。

2.檢查合格后在坡口背面點(diǎn)焊牢固下胎，其對(duì)口錯(cuò)邊量≤2毫米，對(duì)接焊縫局部間隙不應(yīng)超過(guò)3毫米，以保證筒節(jié)的同軸度和上下口平行度。

四、筒節(jié)縱縫焊接

1.筒節(jié)卷制后吊運(yùn)至焊接區(qū)地面上，使縱縫處于平焊位置，用半自動(dòng)埋弧焊機(jī)按照焊接文件給定的焊接參數(shù)進(jìn)行焊接。焊接前應(yīng)檢查筒體焊接接頭對(duì)口錯(cuò)邊量不大于2毫米。縱縫兩端使用引弧板和引出板，其坡口形式與縱縫的坡口形式相同，長(zhǎng)度為100毫米。縱縫里坡口焊接前應(yīng)預(yù)留焊接反變形，使焊后外側(cè)不發(fā)生蘋果形凹陷。焊接時(shí)先焊里側(cè)坡口，外側(cè)用碳弧氣刨清根后焊接?？v縫外側(cè)采用懸臂埋弧焊機(jī)進(jìn)行焊接。焊縫經(jīng)外觀檢查、無(wú)損探傷檢測(cè)合格后，檢查縱縫處筒節(jié)的圓度，如有超差則應(yīng)采用三輥卷板機(jī)對(duì)其進(jìn)行溜圓。

2.在焊接塔架筒體時(shí)，要求制作筒體縱縫焊接試板，產(chǎn)品焊接試板的制備應(yīng)符合《壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢測(cè)》JB 4744-2000標(biāo)。產(chǎn)品焊接試板應(yīng)按不同厚度、不同熱處理、不同爐批號(hào)制作。低溫塔筒產(chǎn)品試板要求做低溫沖擊試驗(yàn)。焊接試板每10臺(tái)須選首臺(tái)做產(chǎn)品焊接試板。焊接試板檢驗(yàn)項(xiàng)目按《壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢測(cè)》JB 4744-2000中規(guī)定執(zhí)行。如一塊試板不合格，應(yīng)加倍制作試板（即另選兩臺(tái)產(chǎn)品做試板）進(jìn)行復(fù)驗(yàn)并做金相試驗(yàn)，如果仍不合格應(yīng)逐臺(tái)制作產(chǎn)品焊接試板。

五、筒節(jié)與法蘭組焊

1.法蘭與筒節(jié)組裝時(shí)，筒節(jié)應(yīng)立放在操平的平面上（與法蘭連接的一端向上），并保持立放的筒節(jié)的圓度，以保證法蘭組對(duì)的形位公差符合要求。由于筒節(jié)兩端在下料和卷制過(guò)程中嚴(yán)格控制其同軸度、圓度及上下口平行度，故只需將法蘭放在筒節(jié)上端，保證筒節(jié)和法蘭對(duì)接時(shí)的錯(cuò)邊、坡口間隙符合技術(shù)文件要求即可在焊縫外側(cè)點(diǎn)焊牢固。應(yīng)注意將筒節(jié)的縱縫放在兩個(gè)法蘭孔的中間。

2.法蘭與筒節(jié)組裝后放在專用焊接胎具上，用懸臂焊機(jī)進(jìn)行焊縫內(nèi)外側(cè)焊接，內(nèi)側(cè)焊接完成后清根，進(jìn)行外側(cè)焊接。

3.焊接完成后焊縫經(jīng)外觀檢查、無(wú)損探傷檢測(cè)合格后與其他筒節(jié)組裝。

六、塔架環(huán)縫組焊

1.筒節(jié)與筒節(jié)組裝時(shí)，先將一個(gè)筒節(jié)（可為帶法蘭筒節(jié)）放在組對(duì)機(jī)的可調(diào)滾輪架上，再將與之連接的另一個(gè)筒節(jié)放在組對(duì)機(jī)的固定滾輪架上，按切割時(shí)所給的定位線定位，調(diào)動(dòng)可調(diào)滾輪架的4個(gè)輪使筒節(jié)外側(cè)的錯(cuò)邊、坡口間隙符合要求然后在筒節(jié)坡口外側(cè)點(diǎn)焊牢固?；瑒?dòng)可調(diào)滾輪架，再將另一個(gè)與之相連的筒節(jié)放在固定滾輪架上與之組對(duì)，依此類推直至完成此段筒體組裝，并在筒體內(nèi)側(cè)相應(yīng)位置打上標(biāo)記。筒節(jié)與筒節(jié)對(duì)接均采用外側(cè)對(duì)齊，筒節(jié)組裝時(shí)縱縫應(yīng)互相錯(cuò)開180°，其最大允許錯(cuò)邊量dx≤2毫米，見圖1。筒體組裝完成后檢查筒體的組裝質(zhì)量（即筒體兩端面平行度和同軸度的檢查）合格后方可進(jìn)行環(huán)焊縫焊接。

2.塔體裝配時(shí)應(yīng)盡量避免強(qiáng)行組裝以防止焊接時(shí)焊縫產(chǎn)生裂紋和內(nèi)應(yīng)力。

3.筒體環(huán)縫焊接采用半自動(dòng)埋弧焊機(jī)在筒體內(nèi)部對(duì)環(huán)縫內(nèi)側(cè)坡口進(jìn)行焊接，焊接完成后在筒體外側(cè)對(duì)環(huán)縫進(jìn)行清根，清根后采用懸臂埋弧焊機(jī)焊接環(huán)縫外側(cè)坡口。

4.焊縫經(jīng)外觀檢查、無(wú)損探傷檢測(cè)合格后組裝塔架附件連接件。

七、塔架附件連接件組焊

塔架附件連接件包括筒內(nèi)平臺(tái)連接板、電纜支架、爬梯連接板、門框等。焊接采用手工電弧焊或CO₂氣體保護(hù)焊，焊縫不得置于塔體焊縫上。

八、成品件檢驗(yàn)

1.筒體任意切斷面圓度公差應(yīng)符合要求。

2.檢測(cè)筒體兩端法蘭面平行度和同軸度，把彈簧秤拴在鋼卷尺上，用相同力（約為5~10千克）測(cè)量，并記錄A、B、C、D四個(gè)象限斜邊長(zhǎng)如圖2及表3，其相對(duì)差值在2毫米以內(nèi)為合格。

3.筒體制作完成后，其任意局部表面凹凸度不能超出最大值，見表4及圖3。

4.筒節(jié)焊接接頭在環(huán)向和軸向形成的棱角見圖4，其值應(yīng)符合表5要求。

5.法蘭與筒體焊接合格后，用激光測(cè)平儀檢查法蘭的平面度。法蘭平面度要求見表6。

九、成品件噴砂、涂裝

風(fēng)電場(chǎng)一般建在內(nèi)陸大風(fēng)地區(qū)和沿海多風(fēng)地區(qū)。內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)沙較大，沿海地區(qū)空氣濕度大、鹽蝕性強(qiáng)。塔架作為鋼制結(jié)構(gòu)，防腐是一個(gè)很重要的問(wèn)題，應(yīng)嚴(yán)格控制塔架的噴砂和涂裝。

1.噴砂：構(gòu)件經(jīng)自檢、互檢、專檢合格后，進(jìn)行構(gòu)件的成品噴砂。噴砂后的鋼材表面不應(yīng)有浮銹、焊渣、灰塵、油污、水和毛刺等，應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的粗糙度。

2.涂裝：涂漆采用無(wú)氣噴涂。

1）塔架筒體涂漆采用甲方提供的油漆配套方案實(shí)施，涂料、涂裝遍數(shù)、涂層厚度及間隔時(shí)間均應(yīng)符合要求。

2）塔架法蘭面噴砂后，熱噴涂鋅防腐，表面不涂油漆。法蘭的倒角必須做與塔筒壁相同的油漆涂層。法蘭孔噴砂熱噴鋅或者刷塔筒底漆。

3）基礎(chǔ)環(huán)上法蘭面至以下1100毫米的范圍內(nèi)（不包括法蘭上平面）按相應(yīng)塔架涂裝方案進(jìn)行防腐處理，其余面積的防腐保證在基礎(chǔ)環(huán)安裝之前不生銹即可。

4）塔架平臺(tái)、門、爬梯、電纜支架及入口梯子采用熱浸鋅防腐。組裝的平臺(tái)應(yīng)拆開分別防腐，其余可拆卸附件（梯架支撐、門掛鉤、接地板等）采用熱浸鋅處理，與塔架焊接在一起的附件允許與筒體一起進(jìn)行打砂涂漆防腐，但焊接避雷螺柱必須熱噴鋅，其表面不允許有涂層（涂漆時(shí)采取保護(hù)措施）。

5）構(gòu)件表面不應(yīng)誤涂、漏涂，涂層均勻、無(wú)皺皮、流墜、氣泡、脫皮和返銹等缺陷。涂漆工作應(yīng)進(jìn)行干漆膜厚度（磁感應(yīng)法）檢查，附著力試驗(yàn)、人工老化試驗(yàn)及光澤度的測(cè)試。

6）涂裝完成后，構(gòu)件的標(biāo)志、標(biāo)記和編號(hào)應(yīng)清晰完整，并按照甲方要求對(duì)塔筒統(tǒng)一涂刷文字及圖形商標(biāo)，其涂刷文字及圖形商標(biāo)的要求見圖紙及工藝文件要求。

十、塔架附件組裝

為了避免破壞塔架涂層，塔架內(nèi)用棉被覆蓋涂層，作業(yè)人員在棉被上行走、作業(yè)。附件組裝前應(yīng)復(fù)查、清點(diǎn)零件。

1.門板裝配應(yīng)保證與塔體貼合緊密，開啟順利無(wú)阻澀現(xiàn)象。

2.梯子與梯架支撐應(yīng)安裝牢固，上下成直線，接頭牢固。

3.塔架平臺(tái)面板與支撐耳板間在裝配時(shí)放置厚度為3~5毫米的橡膠墊。

4.附件裝配時(shí)螺栓連接部位的螺栓緊固力矩應(yīng)按技術(shù)文件要求執(zhí)行。

5.塔架門套應(yīng)安裝密封條，確保密封條防水和老化。

十一、包裝出廠

為了防止塔架在運(yùn)輸過(guò)程中變形，法蘭必須采用10號(hào)槽鋼米字支撐固定（支撐用與法蘭孔相配的銷釘螺栓與法蘭連接），如圖5所示：

基礎(chǔ)環(huán)、塔架搬運(yùn)和吊裝時(shí)，吊裝索具必須采取可靠的防護(hù)措施，避免與防腐層直接接觸損傷防腐層。在塔架外側(cè)用防水布把塔架整體包上，防止運(yùn)輸過(guò)程中漆膜等破壞。

十二、運(yùn)輸?shù)剿馨惭b位置

塔架運(yùn)輸?shù)桨惭b位置后，應(yīng)采用雙機(jī)卸車，并使用塔架專用吊裝工具，以免破壞塔架的防腐涂層。

十三、塔架、機(jī)艙、葉輪吊裝

1.首先吊裝基礎(chǔ)環(huán)，基礎(chǔ)環(huán)測(cè)平后固定，澆筑混凝土，達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后吊裝第一節(jié)塔架。

2.塔架吊裝時(shí)，應(yīng)首先對(duì)塔架內(nèi)的電纜等進(jìn)行加固，確保其在吊裝過(guò)程中不被破壞。各段塔架連接處的高強(qiáng)度螺栓，其扭矩必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求值后，吊車才能松下吊鉤。

3.風(fēng)機(jī)設(shè)備吊裝最重要的環(huán)節(jié)是吊裝機(jī)艙和葉輪。機(jī)艙最重，吊機(jī)受力最大；葉片的受風(fēng)面積最大，因此對(duì)風(fēng)速要求嚴(yán)格，一般要求風(fēng)速不大于8米/秒。葉輪吊裝時(shí)，要求隨時(shí)注意風(fēng)速的變化，上面兩個(gè)葉片溜繩應(yīng)按技術(shù)要求進(jìn)行綁扎。葉輪與機(jī)艙對(duì)接時(shí)，需要2~4根尺寸適當(dāng)?shù)亩ㄎ讳N進(jìn)行定位，然后再慢慢松鉤對(duì)接。

十四、風(fēng)機(jī)調(diào)試運(yùn)行

風(fēng)機(jī)安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試，并經(jīng)驗(yàn)收合格。

1.《風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法》解決了施工工期與質(zhì)量控制的矛盾，可邊施工邊對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制檢查，大量降低質(zhì)量返修成本，約占投資額的5%。

2.《風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法》改善了施工人員作業(yè)環(huán)境，使施工安全、高效、有序進(jìn)行。

3.《風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法》的社會(huì)效益主要表現(xiàn)在：提高新型能源開發(fā)利用效率，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；減少礦物能源對(duì)環(huán)境的污染。

風(fēng)電是環(huán)保、綠色的清潔能源，符合國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)及低碳經(jīng)濟(jì)政策。截至2009年，針對(duì)中國(guó)風(fēng)電塔架制造行業(yè)存在的主要問(wèn)題，公司在施工過(guò)程中展開了科技創(chuàng)新活動(dòng)，研制了一整套適用于管塔式風(fēng)電塔架施工的新技術(shù)，同時(shí)在施工中逐漸積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成了《風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)制作施工工法》。