淺談風電塔筒自動化焊接生產線的設計

王玉琴

（甘肅建投裝備制造有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 實施場地物流傳輸介紹

本文采用先進的物流式塔筒焊接生產線并輔以各類物流輸送機構，與自動化焊接裝備整體融和為極具“安全、高效、經濟”的現代化風電塔筒預制生產線。在本文中，將講述風電塔筒焊接生產線的工作原理、結構性能、使用特點等具體信息，每個區域根據安全生產要求安置安全通道、現場工具存放等輔助區域。

1.1 鋼板準備工區進行切割、卷圓、單節組焊工作

此區域布置原材料存放區、火焰數控切割系統；板材卷圓工區；單節筒體組對自動化焊接工區；單節筒體與法蘭組對自動化焊接工區；半成品檢驗區、半成品存料、物流輸送系統和成品堆放區等工區。物流圖如圖1。

1.2 筒體接長工區進行多節筒體組對和焊接工作

此區域內布置多節筒體組對自動化焊接工區；半成品檢驗返修區、半成品存料、物流輸送系統和成品堆放區等工區，各個工位之間的物流采用輸送線、輸送臺車、行車等進行協調。

1.3 噴砂噴漆工區進行多節筒體的噴砂噴漆工作

在此區域內分別布置3條已加長塔筒噴砂噴漆生產線、物流輸送系統和成品堆放區等工區。各個工位之間的物流采用輸送線、輸送臺車、行車等進行協調。

圖1

2 塔筒焊接工藝及設備配置分析

塔筒的焊接采用CO2氣體保護焊工藝和埋弧自動焊焊接，焊接工藝過程：第一階段，進行筒體內側焊接；第二階段，在筒體外側焊接，先焊縱焊縫，后焊內環焊縫，再焊外環焊縫。

2.1 數控切割機下料工區

（1）設備名稱/型號。

設備名稱：數控火焰切割機。

設備型號：CNC.8M.P。

（2）數控火焰切割機整機性能特點。

①機架為龍門式框架結構，經消除應力處理，穩定可靠；②縱橫向驅動采用日本松下高精度伺服電機；③高精密的齒輪齒條傳動為工件精度提供可靠的保證；④割炬升降機構為一體化滾珠直線導軌機構；⑤高質量的氣源輸送裝置，調節裝置和回火裝置。

2.2 CNC控制系統

海寶MICRO EDGEⅡ運動控制器，該數控系統是美國Hypertherm Automation公司基于windows-XP控制界面和Intel Celeron 2.4G處理器，專為金屬切割行業特別設計。

2.3 自動編程軟件fast cam軟件

Fast cam NC零件自動編程是專業版本的鋼板切割軟件，其軟件包括所有鋼板的加工過程。包括從工程制圖、工程圖輸入、文件的優化編輯、切割路徑自動設計，自動生成NC加工零件程序，可實現批量加工零件的生成，滿足自動加工的需要。

2.4 伺服驅動器，伺服電機及編碼器

采用原裝進口日本松下全數字式MDD+MDM中慣量系列伺服驅動及伺服電機。具有速度、位置及轉矩等多種控制方式；可自動增益調節，電子齒輪任意分頻；具有直觀的數字顯示和功能顯示，多種保護方式，反應快靈敏度高。

2.5 電器控制系統

充分考慮CNC部分溫度的散熱效果，增加控制箱密封和除塵裝置；更改機床控制面板,提升機床控制的穩定性和可靠性；增加有效的接地裝置，減少電磁干擾對系統的影響。

3 單節筒體內外縱縫焊接區

（1）LH5040內外縱縫焊接操作3套；

（2）Lincoln DC1000/成都振中焊接電源系統3套；

（3）HGK20可調式焊接滾輪架（被動絲桿可調）4套；

（4）HGK20法蘭焊接滾輪架（可手動傾斜角度0～30度）2套。

3.1 LH5040移動回轉式內外縱縫焊接操作（筒節內外直縫焊接）

該操作機采用尾重載荷型，矩形導軌形式，壓緊滾輪偏心可調節，每個轉動點有潤滑裝置，前端設有操作座椅，方便操作，主要進行塔筒縱環縫的自動焊接，該機還設有安全保護裝置，采用棘爪裝置防止鏈條突然斷裂和其他突發事故發生時期保護作用。該操作機還配置了焊劑回收輸送裝置，并且根據用戶需要配置單弧單絲國產的焊機，以提高焊接效率減輕操作工勞動強度。

3.2 HGK20可調式焊接滾輪架（被動絲桿可調）

該滾輪架主要用于縱逢的焊接，由于風力塔的塔筒為錐形結構，因此，我們的被動輪采用絲杠頂升可調節中心距，這樣可以根據筒節的斜度調整到焊縫處于水平位置，方便焊接。

3.3 HGKF20法蘭焊接滾輪架

該滾輪架主要用于基礎段法蘭的焊接，被動輪采用絲杠可調節中心距，可以根據筒節的斜度調整到焊縫處于水品位置，方便焊接。整個基座可以有0～30度的液壓調整定位，用于基礎段法蘭的焊接。

4 多節筒體組對焊接區

所需設備：（1）LH5060內外環縫焊接操作機3套； （2）LH5040外環縫焊接操作機3套；（3）Lincoln DC1000/成都振中焊接電源系統6套；（4）ZHGK40組對滾輪架6套； （5）HGK80行走焊接滾輪架24套。

4.1 LH5060移動式內環縫焊接操作機(多節筒體內外環縫焊接)

該操作機采用矩形導軌形式尾重載荷型，壓緊滾輪偏心可調節，每個轉動點有潤滑裝置，設有安全保護裝置，采用棘爪裝置防止鏈條突然斷裂和其他突發事故發生時期保護作用。

4.2 ZHGK40組對滾輪架

該設備由2臺從動可液壓升降滾輪架、底座及液壓泵站及控制系統組成。兩臺滾輪座底座放置在導軌上、各自靠雙向液壓缸調節滾輪座的中心距，從而使工件可以做上下左右前后的移動，便于工件的組對。該設備上的滾輪均為無鋼輪支撐形式，為全優質聚氨酯輪支撐，不脫膠使用壽命長，并設有遠控操作盒。

4.3 HGK80行走焊接滾輪架（電動行走）

該滾輪架的結構主要包括一臺主動和一臺從動滾輪架、行走底座及控制系統等，主要是和組對滾輪架匹配使用。該設備上的滾輪均為無鋼輪支撐形式，為全優質膠輪支撐。減速器為本公司設計定制的齒輪減速器，傳動效率高質量穩定。接線采用地插座形式，方便工位轉移。

5 塔筒噴沙噴漆區

所需設備：（1）HGK100電動行走噴砂滾輪架3套； （2）HGK80電動行走噴漆滾輪架6套。

5.1 HGK100行走噴沙滾輪架

該設備在噴砂時使用四個進口聚氨酯材料的聚氨酯滾輪支撐，可以調節滾輪座的中心距，便于噴砂。由于整個噴漆噴砂及組裝線的長度較長，我們采用在線的地插座形式，在移動式滾輪架移動到另一工位時，只需將快速插頭插上就近的插座即可使用，避免了由于滾輪架行走長度太長造成走線困難的問題。電器箱采用雙層形式，避免噴沙造成對電器元器件的損害。

5.2 80噸電動行走式噴漆滾輪架

由于整個噴漆線的長度較長，我們采用在線的地插座形式，在移動時滾輪架移動到另一工位時，只需將快速插頭插上就進的插座即可使用，避免了由于滾輪架行走長度太長造成供電困難的問題。電器箱采用雙層形式，避免噴漆造成對電器元器件的損害。在噴砂時，使用假法蘭放置在我們定制的帶槽鋼輪中應用。

6 結語

目前，風電塔筒行業正處于發展階段，國內外目前使用的裝備成套性不完整，單位面積產量還有待提高。該生產線具有工廠勞動強度低、行車占用少、占地面積小，單位面積產量高等特點，實際可操作性強。