朱景鋒 北車(chē)蘭州機(jī)車(chē)有限公司，甘肅省 蘭州市 730050

淺談風(fēng)力發(fā)電塔架制造總體工藝方案設(shè)計(jì)

朱景鋒 北車(chē)蘭州機(jī)車(chē)有限公司，甘肅省 蘭州市 730050

簡(jiǎn)要說(shuō)明了風(fēng)力發(fā)電塔架的重要性和基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，介紹了風(fēng)力發(fā)電塔架制造中筒節(jié)、基礎(chǔ)環(huán)法蘭和筒節(jié)組裝的基本工藝流程，闡述了風(fēng)力發(fā)電塔架廠(chǎng)區(qū)的平面布置方案設(shè)計(jì)的基本思路并舉例對(duì)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明。簡(jiǎn)要介紹了風(fēng)力發(fā)電塔架制造總體工藝方案的工程方案和運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)，結(jié)合本文介紹了方案的應(yīng)用情況并進(jìn)行了進(jìn)一步討論。

風(fēng)力發(fā)電塔架；工藝流程；平面布置；方案；運(yùn)輸

Wind tow；ePrrocess；Layout；Program；Transportation

1 風(fēng)力發(fā)電塔架概述

風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架（以下簡(jiǎn)稱(chēng)塔架）是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要承載部件。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組中，塔架的重量占總重量的1/2，其成本占機(jī)組的15%左右，近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量已達(dá)到2～3MW ，風(fēng)輪直徑達(dá)到80～100m,塔架高度達(dá)到100m。其重要性隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量的增加，高度的增加，重量的增加，愈來(lái)愈明顯。

塔架就是風(fēng)力發(fā)電的塔桿，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中主要起支撐并吸收機(jī)組震動(dòng)的作用。塔架將風(fēng)機(jī)與地面連接，為葉輪提供需要的高度并承受極限風(fēng)速產(chǎn)生的載荷。風(fēng)電機(jī)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(tái)狀。這類(lèi)塔架的安全性能好，而且維修時(shí)方便安全。本文以此類(lèi)塔架為對(duì)象，介紹了風(fēng)力發(fā)電塔架制造新建生產(chǎn)線(xiàn)的總體工藝設(shè)計(jì)方案。

2 塔架制造工藝流程

2.1 塔架筒節(jié)制造工藝流程

原材料→畫(huà)線(xiàn)→標(biāo)記→檢查→下料→檢驗(yàn)→滾圓→檢驗(yàn)→ 點(diǎn)焊→檢驗(yàn)→焊接→校圓→探傷

2.2 塔架基礎(chǔ)環(huán)法蘭制造工藝流程

原材料→畫(huà)線(xiàn)→標(biāo)記→坡口→滾圓→檢驗(yàn)→法蘭組焊→檢驗(yàn)→ 拼焊探傷 →消除應(yīng)力→鉆孔→檢驗(yàn)

2.3 塔架筒節(jié)組裝工藝流程

組對(duì)→內(nèi)焊→清根→外焊→檢驗(yàn)→探傷 →門(mén)孔畫(huà)線(xiàn)→門(mén)框組焊→檢驗(yàn)→內(nèi)件預(yù)組裝→拆內(nèi)件→噴砂→噴涂→內(nèi)件組裝→檢驗(yàn)→貯存、包裝→運(yùn)輸。

3 風(fēng)電塔架廠(chǎng)區(qū)總體平面布置方案

塔架廠(chǎng)區(qū)的布置方案設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況，可參照SL P 法進(jìn)行：①充分體現(xiàn)了以核心設(shè)備和物流主線(xiàn)為中心的布置原則，保證了生產(chǎn)的高效率和物流的暢通。②車(chē)間占地緊湊，建設(shè)投資較低，擴(kuò)建條件便利。

③ 對(duì)單節(jié)塔筒與多節(jié)塔筒的加工，分別用不同噸位的起重機(jī)進(jìn)行搬運(yùn),充分利用資源并保證了生產(chǎn)安全以降低投資。④將配電間、管道供氣站等部分與加工車(chē)間考慮效 率的同時(shí)，兼顧車(chē)間內(nèi)噪音、高溫、煙塵等不利因素對(duì)加工過(guò)程的影響,對(duì)生產(chǎn)安全和勞動(dòng)衛(wèi)生均帶來(lái)益處。

塔架運(yùn)輸困難且運(yùn)輸成本高，一般采取在風(fēng)電場(chǎng)所在地附近選址建廠(chǎng)，進(jìn)行當(dāng)?shù)厣a(chǎn)。塔架通常超長(zhǎng)、超寬、超高、超高，對(duì)工序流轉(zhuǎn)和安全生產(chǎn)也提出了很高的要求，根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模，要確保生產(chǎn)線(xiàn)有足夠的直線(xiàn)長(zhǎng)度，同時(shí)具備相應(yīng)的半成品存放場(chǎng)地（堆場(chǎng)）和運(yùn)輸通道，從原材料入廠(chǎng)到包裝發(fā)運(yùn)等主要工序盡可能放在直線(xiàn)上，確保工序流程的順暢，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)綜合考慮生活及辦公區(qū)等相關(guān)設(shè)施。

現(xiàn)以某公司塔架制造新建廠(chǎng)區(qū)為例進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明（詳見(jiàn)圖1）。

廠(chǎng)區(qū)規(guī)劃實(shí)際占地面面積為732米×160米，設(shè)計(jì)綱領(lǐng)年生產(chǎn)1.5MW塔架400套。擬建兩條生產(chǎn)線(xiàn)，為單節(jié)生產(chǎn)線(xiàn)和焊接噴涂生產(chǎn)線(xiàn)，主要生產(chǎn)工序建鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房，輔助性生產(chǎn)為露天作業(yè)。廠(chǎng)房?jī)?nèi)配置天車(chē)、火焰切割機(jī)、卷板機(jī)等，露天部分配置龍門(mén)吊車(chē)。建主變壓器室、空壓機(jī)房、鍋爐房，生活區(qū)、辦公區(qū)、生產(chǎn)線(xiàn)等室內(nèi)全部建采暖設(shè)施，滿(mǎn)足冬季采暖要求。

4 工程方案

4.1 土建、廠(chǎng)房、設(shè)備基礎(chǔ)及相關(guān)設(shè)施

根據(jù)塔架的生產(chǎn)特點(diǎn)，要充分考慮所選生產(chǎn)廠(chǎng)址的氣候條件，對(duì)歷史同期的地震、氣溫、降水強(qiáng)度、降雪和積雪以及大風(fēng)天氣的影響程度等準(zhǔn)確了解，在滿(mǎn)足塔架工藝要求的同時(shí)抵御自然災(zāi)害。從生產(chǎn)工藝的方面看，需要建設(shè)廠(chǎng)房才能滿(mǎn)足基本的生產(chǎn)要求。建設(shè)內(nèi)容一般包括廠(chǎng)房、火焰切割機(jī)基礎(chǔ)及工作臺(tái)、卷板機(jī)基礎(chǔ)、滾輪架基礎(chǔ)、平車(chē)軌道基礎(chǔ)、龍門(mén)吊基礎(chǔ)、鋼軌安裝、鍋爐設(shè)備及附件、鍋爐房廠(chǎng)房及采暖系統(tǒng)、供電系統(tǒng)以及生活間、辦公室等輔助設(shè)施。

4.2 設(shè)備、工藝裝備方案

塔架生產(chǎn)所需配置的基本設(shè)備如下：水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)、數(shù)控切割機(jī)、龍門(mén)吊車(chē)、橋式起重機(jī)、激光測(cè)評(píng)儀、叉車(chē)、X射線(xiàn)探傷機(jī)、超聲波探傷機(jī)、空氣壓縮機(jī)及相關(guān)設(shè)施、埋弧自動(dòng)焊機(jī)（小車(chē)）、CO2焊機(jī)、直流焊機(jī)、切割小車(chē)、噴砂設(shè)備、噴漆設(shè)備、焊條烘干箱、焊劑烘干箱、震動(dòng)時(shí)效儀、主變壓器、照明變壓器、過(guò)跨平車(chē)、滾輪架、吊索具、保溫箱，工卡量具等。

5 包裝運(yùn)輸

塔架的包裝運(yùn)輸在塔架制造中也是十分重要的環(huán)節(jié)，要確保安全、可靠、防止塔架在運(yùn)輸過(guò)程中變形。塔架檢驗(yàn)合格后，分段運(yùn)輸?shù)斤L(fēng)電場(chǎng)。為防止法蘭在運(yùn)輸過(guò)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(yùn)輸鞍座是確保運(yùn)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(jù)實(shí)物調(diào)整。

6 結(jié)論和進(jìn)一步討論

綜上所述，本方案科學(xué)合理，總體布局流暢，緊緊抓住了塔架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。2009年北車(chē)蘭州機(jī)車(chē)有限公司采用本方案，在甘肅省玉門(mén)市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)籌建塔架分公司，當(dāng)年竣工投產(chǎn)，形成年產(chǎn)300余套1.5MW塔架的能力。目前，已與多家電力公司合作，生產(chǎn)湘電、華銳、金風(fēng)、東汽、上海電器、北航等多家設(shè)計(jì)單位的900KW、1.5MW、2MW、2.5MW等多種機(jī)型的產(chǎn)品，并已順利交付用戶(hù)安裝。公司2010年生產(chǎn)塔架實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入2億元、利潤(rùn)2千萬(wàn)元，已成為西北地區(qū)影響最大的塔架制造企業(yè)，迅速提升了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和知名度。

圖2 米字支撐架

結(jié)合風(fēng)電的行業(yè)特點(diǎn)，本方案投資較少，企業(yè)的投資風(fēng)險(xiǎn)小，投入產(chǎn)出的性?xún)r(jià)比較高，但企業(yè)要做大做強(qiáng)，仍需要進(jìn)行不斷的升級(jí)改造，同時(shí)塔架制造一般要求場(chǎng)地比較大，在方案設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮所選廠(chǎng)址的周邊地域特點(diǎn)。

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(fēng)電裝備、機(jī)車(chē)車(chē)輛的技術(shù)工作。