淺談風力發電塔架制造總體工藝方案設計

朱景鋒 北車蘭州機車有限公司，甘肅省 蘭州市 730050

淺談風力發電塔架制造總體工藝方案設計

朱景鋒 北車蘭州機車有限公司，甘肅省 蘭州市 730050

簡要說明了風力發電塔架的重要性和基本結構特點，介紹了風力發電塔架制造中筒節、基礎環法蘭和筒節組裝的基本工藝流程，闡述了風力發電塔架廠區的平面布置方案設計的基本思路并舉例對方案設計進行了說明。簡要介紹了風力發電塔架制造總體工藝方案的工程方案和運輸方案設計，結合本文介紹了方案的應用情況并進行了進一步討論。

風力發電塔架；工藝流程；平面布置；方案；運輸

Wind tow；ePrrocess；Layout；Program；Transportation

1 風力發電塔架概述

風力發電機塔架（以下簡稱塔架）是風力發電機的主要承載部件。在風力發電機機組中，塔架的重量占總重量的1/2，其成本占機組的15%左右，近年來風力發電機容量已達到2～3MW ，風輪直徑達到80～100m,塔架高度達到100m。其重要性隨著風力發電機容量的增加，高度的增加，重量的增加，愈來愈明顯。

塔架就是風力發電的塔桿，在風力發電機組中主要起支撐并吸收機組震動的作用。塔架將風機與地面連接，為葉輪提供需要的高度并承受極限風速產生的載荷。風電機組通常采用錐筒式塔架，由若干段 20～30m 的錐筒用法蘭連接而成，塔架由底向上直徑逐漸減小，整體呈圓臺狀。這類塔架的安全性能好，而且維修時方便安全。本文以此類塔架為對象，介紹了風力發電塔架制造新建生產線的總體工藝設計方案。

2 塔架制造工藝流程

2.1 塔架筒節制造工藝流程

原材料→畫線→標記→檢查→下料→檢驗→滾圓→檢驗→ 點焊→檢驗→焊接→校圓→探傷

2.2 塔架基礎環法蘭制造工藝流程

原材料→畫線→標記→坡口→滾圓→檢驗→法蘭組焊→檢驗→ 拼焊探傷 →消除應力→鉆孔→檢驗

2.3 塔架筒節組裝工藝流程

組對→內焊→清根→外焊→檢驗→探傷 →門孔畫線→門框組焊→檢驗→內件預組裝→拆內件→噴砂→噴涂→內件組裝→檢驗→貯存、包裝→運輸。

3 風電塔架廠區總體平面布置方案

塔架廠區的布置方案設計根據實際情況，可參照SL P 法進行：①充分體現了以核心設備和物流主線為中心的布置原則，保證了生產的高效率和物流的暢通。②車間占地緊湊，建設投資較低，擴建條件便利。

③ 對單節塔筒與多節塔筒的加工，分別用不同噸位的起重機進行搬運,充分利用資源并保證了生產安全以降低投資。④將配電間、管道供氣站等部分與加工車間考慮效 率的同時，兼顧車間內噪音、高溫、煙塵等不利因素對加工過程的影響,對生產安全和勞動衛生均帶來益處。

塔架運輸困難且運輸成本高，一般采取在風電場所在地附近選址建廠，進行當地生產。塔架通常超長、超寬、超高、超高，對工序流轉和安全生產也提出了很高的要求，根據項目建設規模，要確保生產線有足夠的直線長度，同時具備相應的半成品存放場地（堆場）和運輸通道，從原材料入廠到包裝發運等主要工序盡可能放在直線上，確保工序流程的順暢，提高生產效率，降低生產成本，同時綜合考慮生活及辦公區等相關設施。

現以某公司塔架制造新建廠區為例進行簡要說明（詳見圖1）。

廠區規劃實際占地面面積為732米×160米，設計綱領年生產1.5MW塔架400套。擬建兩條生產線，為單節生產線和焊接噴涂生產線，主要生產工序建鋼結構廠房，輔助性生產為露天作業。廠房內配置天車、火焰切割機、卷板機等，露天部分配置龍門吊車。建主變壓器室、空壓機房、鍋爐房，生活區、辦公區、生產線等室內全部建采暖設施，滿足冬季采暖要求。

4 工程方案

4.1 土建、廠房、設備基礎及相關設施

根據塔架的生產特點，要充分考慮所選生產廠址的氣候條件，對歷史同期的地震、氣溫、降水強度、降雪和積雪以及大風天氣的影響程度等準確了解，在滿足塔架工藝要求的同時抵御自然災害。從生產工藝的方面看，需要建設廠房才能滿足基本的生產要求。建設內容一般包括廠房、火焰切割機基礎及工作臺、卷板機基礎、滾輪架基礎、平車軌道基礎、龍門吊基礎、鋼軌安裝、鍋爐設備及附件、鍋爐房廠房及采暖系統、供電系統以及生活間、辦公室等輔助設施。

4.2 設備、工藝裝備方案

塔架生產所需配置的基本設備如下：水平下調式三輥卷板機、數控切割機、龍門吊車、橋式起重機、激光測評儀、叉車、X射線探傷機、超聲波探傷機、空氣壓縮機及相關設施、埋弧自動焊機（小車）、CO2焊機、直流焊機、切割小車、噴砂設備、噴漆設備、焊條烘干箱、焊劑烘干箱、震動時效儀、主變壓器、照明變壓器、過跨平車、滾輪架、吊索具、保溫箱，工卡量具等。

5 包裝運輸

塔架的包裝運輸在塔架制造中也是十分重要的環節，要確保安全、可靠、防止塔架在運輸過程中變形。塔架檢驗合格后，分段運輸到風電場。為防止法蘭在運輸過程中變形，塔架上下法蘭采用槽鋼米字支撐固定，如圖2所示。

運輸鞍座是確保運輸安全的重要措施，一般為金屬支座，底板寬度≮350mm，底板厚度10～12mm。墊板寬度≮500mm，墊板厚度12mm左右，腹板厚度≮14mm。高度盡量矮，具體尺寸根據實物調整。

6 結論和進一步討論

綜上所述，本方案科學合理，總體布局流暢，緊緊抓住了塔架的結構特點，已經應用于生產實踐，經濟實用性強。2009年北車蘭州機車有限公司采用本方案，在甘肅省玉門市經濟開發區籌建塔架分公司，當年竣工投產，形成年產300余套1.5MW塔架的能力。目前，已與多家電力公司合作，生產湘電、華銳、金風、東汽、上海電器、北航等多家設計單位的900KW、1.5MW、2MW、2.5MW等多種機型的產品，并已順利交付用戶安裝。公司2010年生產塔架實現銷售收入2億元、利潤2千萬元，已成為西北地區影響最大的塔架制造企業，迅速提升了企業的市場競爭力和知名度。

圖2 米字支撐架

結合風電的行業特點，本方案投資較少，企業的投資風險小，投入產出的性價比較高，但企業要做大做強，仍需要進行不斷的升級改造，同時塔架制造一般要求場地比較大，在方案設計時要充分考慮所選廠址的周邊地域特點。

Overall Wind Tower Manufacturing Process Design

Zhu jingfeng Lanzhou Locomotive Co.,， LtLd.anzhou City 730050，China.

A brief description of the importance of wind power tower and the basic structural features, introduced the manufacture of wind tower barrel section, section base ring flange and cylinder assembly of the basic process, wind tower plant described the layout Design of the basic ideas and examples of design are described. Briefly describes the overall wind tower manufacturing process plan and transportation design engineering solutions, combined with this paper the application of the program and had further discussion..

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.087

朱景鋒(1967—)，男，籍貫(陜西省、西安市)，工程師，從事風電裝備、機車車輛的技術工作。