風電塔筒導電軌固定柱安裝方法探究

彭啟民

摘要 本文針對東汽FD70、77系列兆瓦級風電塔筒制造過程中，導電軌安裝精度要求較高，而公司生產采用傳統工藝方案，難以保證導電軌固定柱的安裝精度及生產進度的情況，創新性地利用“三點定位原理”設計定位安裝工裝，解決了導電軌固定柱在塔筒內劃線難、裝配難、合格率差、生產效率低，這一制造難題。

關鍵詞 塔筒；導電軌；固定柱

中圖分類號TM62 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0069-02

0 引言

能源和環境是當今人類生存和發展所要解決的緊迫問題。常規能源以煤、石油、天然氣為主，它不僅資源有限，而且造成了嚴重的大氣污染。由于新能源的分布廣、儲量大和清潔環保，將為人類提供發展的動力。因此，對可再生能源的開發利用，特別是對風能的開發利用，己受到世界各國的高度重視。風力發電由于清潔無污染、施工周期短、投資靈活、占地少，具有較好的經濟效益和社會效益。我國擁有位居世界第一的豐富的風能資源，加上國家政策的大力扶持，發展風力發電產業具有得天獨厚的條件。

1 問題的提出

東方電氣河南電站輔機制造有限公司風電分公司在東方汽輪機有限公司風電事業部的大力支持下，2006年進入風電塔筒制造領域，開始主要以優化設計、制造東汽風電系列兆瓦級風電塔筒。隨后，我們相繼承制了國電聯合動力、金風科技、上海電氣風電公司、許繼風電科技等國內知名風電主機公司的塔筒產品。除東汽機組外，其余各風電公司采用如下電力傳輸方式：風力發電機所發電能，均由電力電纜經機艙、電纜擋圈膠合導向件、扭纜馬鞍架等輔助裝置向下通向電力變頻器，最后進入箱變。電力電纜在塔筒內用尼龍固定夾固定。東汽風電采用KLMA及KLMB二種型式導電軌，在塔筒內由高強度螺栓平行安裝在導電軌固定柱上；由導電軌實現風機所發電能在塔筒中傳輸。

1.1 采用電力電纜在塔筒內傳輸電力的特點

我們知道采用電力電纜在塔筒內傳輸電力，優點明顯。主要表現在如下幾點：

1）電力電纜在塔筒內定位結構簡單，制作方便；

2）電纜定位件制作精度要求低；

3）造價低廉。

但采用電力電纜在塔筒內傳輸電力，缺點也很顯明。主要表現在如下幾點：

1）設備到風電場，豎起后需從機艙自上而下放線且分段固定，現場工作量大；

2）電力電纜放短路能力差，當風力機組發生短路時，易發生火災；

3）電力電纜在機組運行一定年限后，線路會發生老化，需全部更新。

1.2 采用導電軌結構的優點

采用導電軌傳輸電力具備以下優點：

1）可以避免在設備內產生干擾輻射；

2）符合德國電工規范（VDE）的相關規定；

3）發生短路或火災時，有最佳的保護作用。

1.3 采用導電軌結構帶來的問題

但采用導電軌在塔內傳輸電力，卻給風電塔筒制造帶來了很大挑戰。其原因有二條：

1）塔筒為錐筒，而導電軌固定柱在塔內安裝方式是平行式，非向心式；

2）導電軌固定柱裝焊精度要求高。

導電軌固定柱的材料須與塔筒筒體材料一致，均采用低合金高強度鋼。裝焊時必須保證排列整體，同一列導電軌固定柱的直線度不大于±1/20m。同一列導電軌固定柱上表面螺紋孔中心在一條直線上。幾段塔筒對接后緊鄰對接法蘭處第一個固定柱左右偏差不得超過1mm，其余固定柱左右偏差不得超過2.5mm。導電軌固定柱的裝焊，必須按照導電軌供貨商提供的裝配指導書及安裝要求完成。導電軌整體采購（含固定所用的標準件），由供貨商提供。要保證導電軌的最終安裝精度，首先就要保證導電軌固定柱在塔筒內的裝焊位置精度。

2 問題的分析

若采用常規冷作劃線的方式來確定導電軌的固定柱的安裝位置，很難保證其定位精度。手工劃線，最多只能保證0.26mm精度，再加上隨后的冷作裝焊誤差，精度將更低，且難以滿足風電塔架批量生產的需要。所以我們必須另辟蹊徑，設計一種專用裝配定位工裝，以保證精度、提高生產效率。

3 方案的實施

在錐形塔筒內，按照“三點定位原理”，我們設計了如圖裝配定位工裝。使用時，只需分別將特制定位支撐Ⅰ、Ⅱ用專用定位螺柱固定在塔筒兩端的對應法蘭端面上，調平后用螺母擰緊。然后，按圖示扯兩根漁線，綁緊。這樣，只需在塔筒內部沿塔筒軸向劃各導電軌固定柱安裝位置線，參照二根漁線即可方便、快捷地裝、焊導電軌固定柱。按JB/T4730-2005相關條款規定，對塔筒內導電軌固定柱與筒體間焊縫作100% PT著色檢查，合格后按安裝圖校正導電軌固定柱。這樣裝焊的導電軌固定柱定位精度，便可完全滿足后道工序導電軌安裝的精度要求。

風電塔架上、中、下段塔筒對接后緊鄰對接法蘭處第一個固定柱左右偏差不得超過1mm，其余固定柱左右偏差不得超過2.5mm。我們如將圖示定位工裝結構做簡單的衍生改進后，便可不用手工劃線，而是直接用定位工裝，裝焊風電塔架上段塔筒與中段塔筒、中段塔筒與下段塔筒緊鄰連接法蘭處的4個裝配位置精度要求更高的導電軌固定柱。

圖中，R為對應法蘭外徑；

φ為-對應法蘭螺栓孔徑；

L為在法蘭兩端定位后，保證漁線高度比導電軌

固定柱裝焊后高度大3mm~5mm。

4 結論

該定位工裝投資低廉，制作容易，結構簡單，使用方便，改進余地大?？筛鶕b配件不同的位置要求，做相應的結構調整。其系列衍生定位工裝，經在東汽兆瓦級61.5m、65m、70m/1 500kW系列百十臺風電塔筒制造過程中使用，效果十分顯著。不但大大提高了工人生產效率，而且能夠很好地保證導電軌固定柱的裝焊精度，為保證后序導電軌的安裝精度創造了良好的條件，并產生了巨大的經濟效率。

參考文獻

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