浅谈风力发电塔架制造总体工艺方案设计

朱景锋 北车兰州机车有限公司，甘肃省 兰州市 730050

浅谈风力发电塔架制造总体工艺方案设计

朱景锋 北车兰州机车有限公司，甘肃省 兰州市 730050

简要说明了风力发电塔架的重要性和基本结构特点，介绍了风力发电塔架制造中筒节、基础环法兰和筒节组装的基本工艺流程，阐述了风力发电塔架厂区的平面布置方案设计的基本思路并举例对方案设计进行了说明。简要介绍了风力发电塔架制造总体工艺方案的工程方案和运输方案设计，结合本文介绍了方案的应用情况并进行了进一步讨论。

风力发电塔架；工艺流程；平面布置；方案；运输

Wind tow；ePrrocess；Layout；Program；Transportation

1 风力发电塔架概述

风力发电机塔架（以下简称塔架）是风力发电机的主要承载部件。在风力发电机机组中，塔架的重量占总重量的1/2，其成本占机组的15%左右，近年来风力发电机容量已达到2～3MW ，风轮直径达到80～100m,塔架高度达到100m。其重要性随着风力发电机容量的增加，高度的增加，重量的增加，愈来愈明显。

塔架就是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑并吸收机组震动的作用。塔架将风机与地面连接，为叶轮提供需要的高度并承受极限风速产生的载荷。风电机组通常采用锥筒式塔架，由若干段 20～30m 的锥筒用法兰连接而成，塔架由底向上直径逐渐减小，整体呈圆台状。这类塔架的安全性能好，而且维修时方便安全。本文以此类塔架为对象，介绍了风力发电塔架制造新建生产线的总体工艺设计方案。

2 塔架制造工艺流程

2.1 塔架筒节制造工艺流程

原材料→画线→标记→检查→下料→检验→滚圆→检验→ 点焊→检验→焊接→校圆→探伤

2.2 塔架基础环法兰制造工艺流程

原材料→画线→标记→坡口→滚圆→检验→法兰组焊→检验→ 拼焊探伤 →消除应力→钻孔→检验

2.3 塔架筒节组装工艺流程

组对→内焊→清根→外焊→检验→探伤 →门孔画线→门框组焊→检验→内件预组装→拆内件→喷砂→喷涂→内件组装→检验→贮存、包装→运输。

3 风电塔架厂区总体平面布置方案

塔架厂区的布置方案设计根据实际情况，可参照SL P 法进行：①充分体现了以核心设备和物流主线为中心的布置原则，保证了生产的高效率和物流的畅通。②车间占地紧凑，建设投资较低，扩建条件便利。

③ 对单节塔筒与多节塔筒的加工，分别用不同吨位的起重机进行搬运,充分利用资源并保证了生产安全以降低投资。④将配电间、管道供气站等部分与加工车间考虑效 率的同时，兼顾车间内噪音、高温、烟尘等不利因素对加工过程的影响,对生产安全和劳动卫生均带来益处。

塔架运输困难且运输成本高，一般采取在风电场所在地附近选址建厂，进行当地生产。塔架通常超长、超宽、超高、超高，对工序流转和安全生产也提出了很高的要求，根据项目建设规模，要确保生产线有足够的直线长度，同时具备相应的半成品存放场地（堆场）和运输通道，从原材料入厂到包装发运等主要工序尽可能放在直线上，确保工序流程的顺畅，提高生产效率，降低生产成本，同时综合考虑生活及办公区等相关设施。

现以某公司塔架制造新建厂区为例进行简要说明（详见图1）。

厂区规划实际占地面面积为732米×160米，设计纲领年生产1.5MW塔架400套。拟建两条生产线，为单节生产线和焊接喷涂生产线，主要生产工序建钢结构厂房，辅助性生产为露天作业。厂房内配置天车、火焰切割机、卷板机等，露天部分配置龙门吊车。建主变压器室、空压机房、锅炉房，生活区、办公区、生产线等室内全部建采暖设施，满足冬季采暖要求。

4 工程方案

4.1 土建、厂房、设备基础及相关设施

根据塔架的生产特点，要充分考虑所选生产厂址的气候条件，对历史同期的地震、气温、降水强度、降雪和积雪以及大风天气的影响程度等准确了解，在满足塔架工艺要求的同时抵御自然灾害。从生产工艺的方面看，需要建设厂房才能满足基本的生产要求。建设内容一般包括厂房、火焰切割机基础及工作台、卷板机基础、滚轮架基础、平车轨道基础、龙门吊基础、钢轨安装、锅炉设备及附件、锅炉房厂房及采暖系统、供电系统以及生活间、办公室等辅助设施。

4.2 设备、工艺装备方案

塔架生产所需配置的基本设备如下：水平下调式三辊卷板机、数控切割机、龙门吊车、桥式起重机、激光测评仪、叉车、X射线探伤机、超声波探伤机、空气压缩机及相关设施、埋弧自动焊机（小车）、CO2焊机、直流焊机、切割小车、喷砂设备、喷漆设备、焊条烘干箱、焊剂烘干箱、震动时效仪、主变压器、照明变压器、过跨平车、滚轮架、吊索具、保温箱，工卡量具等。

5 包装运输

塔架的包装运输在塔架制造中也是十分重要的环节，要确保安全、可靠、防止塔架在运输过程中变形。塔架检验合格后，分段运输到风电场。为防止法兰在运输过程中变形，塔架上下法兰采用槽钢米字支撑固定，如图2所示。

运输鞍座是确保运输安全的重要措施，一般为金属支座，底板宽度≮350mm，底板厚度10～12mm。垫板宽度≮500mm，垫板厚度12mm左右，腹板厚度≮14mm。高度尽量矮，具体尺寸根据实物调整。

6 结论和进一步讨论

综上所述，本方案科学合理，总体布局流畅，紧紧抓住了塔架的结构特点，已经应用于生产实践，经济实用性强。2009年北车兰州机车有限公司采用本方案，在甘肃省玉门市经济开发区筹建塔架分公司，当年竣工投产，形成年产300余套1.5MW塔架的能力。目前，已与多家电力公司合作，生产湘电、华锐、金风、东汽、上海电器、北航等多家设计单位的900KW、1.5MW、2MW、2.5MW等多种机型的产品，并已顺利交付用户安装。公司2010年生产塔架实现销售收入2亿元、利润2千万元，已成为西北地区影响最大的塔架制造企业，迅速提升了企业的市场竞争力和知名度。

图2 米字支撑架

结合风电的行业特点，本方案投资较少，企业的投资风险小，投入产出的性价比较高，但企业要做大做强，仍需要进行不断的升级改造，同时塔架制造一般要求场地比较大，在方案设计时要充分考虑所选厂址的周边地域特点。

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

朱景锋(1967—)，男，籍贯(陕西省、西安市)，工程师，从事风电装备、机车车辆的技术工作。