薛 端 陽(yáng)

（北方重工集團(tuán)有限公司 備料分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

風(fēng)力發(fā)電機(jī)［1］是目前較先進(jìn)的環(huán)保型發(fā)電設(shè)備，在全世界得到廣泛的使用.塔筒是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)備，其總高有50～60m，分兩段或三段，直徑2.8～3.5m，總重量42～73t不等.如圖1所示［2］.風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架尺寸要求精確，內(nèi)部及外觀要求質(zhì)量高，焊后焊縫要求100%的超聲波探傷，對(duì)工藝的要求細(xì)致準(zhǔn)確.生產(chǎn)該產(chǎn)品鋼材消耗大，占用空間大，如果在制造過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，返修容易拖長(zhǎng)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，報(bào)廢則會(huì)形成鋼材的巨大浪費(fèi).因此，制定完善的風(fēng)電機(jī)塔筒制造過程控制方案避免以上情況的發(fā)生十分必要.使用本文所述的制造過程控制方案生產(chǎn)出的風(fēng)電機(jī)塔筒產(chǎn)品完全符合圖紙及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求.

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒的生產(chǎn)過程分析

結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)主要是由下料－成形－組對(duì)－焊接－檢驗(yàn)這幾大工藝過程組成.以往生產(chǎn)時(shí)，只注重下料放樣展開，生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制和檢驗(yàn)比較容易被忽視.筆者針對(duì)大批量和大結(jié)構(gòu)的風(fēng)電機(jī)塔筒進(jìn)行了多次的研究與分析，認(rèn)為此件易出問題的部位應(yīng)該重點(diǎn)控制，如下料件的尺寸、彎曲后件的尺寸與形狀、組對(duì)的錯(cuò)邊量、焊縫的質(zhì)量、矯形后的圓度、總裝后的尺寸和外觀情況等，必須制定嚴(yán)格的下料放樣檢驗(yàn)工藝，把好質(zhì)量關(guān).

2 過程控制方案的確定

2.1 下料過程的質(zhì)量控制

風(fēng)電機(jī)塔筒段節(jié)為錐體結(jié)構(gòu)，其展開圖如圖2所示.

A、B、C 分別為外弦長(zhǎng)、內(nèi)弦長(zhǎng)及總高，R、r、α分別為展開大、小半徑及展開角［3］.塔筒下料要求數(shù)控切割，不允許拼接，其展開圖由編程室計(jì)算給出.此道工序?yàn)榈谝坏拦ば?，決定下面工序的質(zhì)量好壞，是基礎(chǔ)，其尺寸差、外觀差都會(huì)給下道工序乃至最后產(chǎn)品留下質(zhì)量上的缺欠.為此，必須對(duì)此件的下料工序進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn).

要對(duì)進(jìn)料的廠家進(jìn)行資格評(píng)審，把好進(jìn)料質(zhì)量關(guān).進(jìn)料后進(jìn)行標(biāo)志移植，注明此板的厚度、尺寸，標(biāo)明下料的圖號(hào)及順序號(hào)（合同號(hào)、臺(tái)次、圖號(hào)、序號(hào)等）.設(shè)備管理部應(yīng)對(duì)數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行必要調(diào)試，保證精度在±2mm，展開圖要進(jìn)行認(rèn)真檢驗(yàn)，要求各方簽字且不能有字跡不清和模糊的現(xiàn)象.

下料后要對(duì)照展開圖進(jìn)行尺寸檢驗(yàn).因?yàn)榇思叽巛^大，半徑測(cè)量比較困難，檢查部應(yīng)對(duì)圖2中標(biāo)明的A、B、C 尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量和控制，同時(shí)做好檢測(cè)記錄.另外對(duì)展開件進(jìn)行劃線，劃出十字線，打沖眼，做標(biāo)記，如圖3所示.

2.2 組對(duì)成形過程的控制方案

從節(jié)約材料的角度，打破原來生產(chǎn)時(shí)塔筒展開留壓頭的生產(chǎn)習(xí)慣.現(xiàn)階段風(fēng)電機(jī)塔筒開始投料時(shí)，經(jīng)過理論上的推算和平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)積累，決定不留壓頭，如圖4 所示陰影為壓頭量，A、B、α為實(shí)際下料尺寸.這給風(fēng)電塔筒體的預(yù)彎及最終的滾制成形帶來了相當(dāng)大的難度，也為冷煨后的質(zhì)量控制提出了更高的要求.

不留壓頭是為了節(jié)約原材料，留壓頭是為了避免直頭.直頭的情況如圖5所示，直頭的產(chǎn)生是滾板機(jī)的加工特點(diǎn)決定的.滾板機(jī)的斷面結(jié)構(gòu)如圖6所示，直邊在壓頭處，其主要原因是三輥卷板機(jī)的兩下輥之間有一定的間隙，即使是零間隙，也是無法避免直頭的，因?yàn)閮奢佒g的弧面始終是斷續(xù)的，所以直頭是必然的.

為嚴(yán)格控制滾板質(zhì)量，特別是壓頭的預(yù)彎問題.壓頭的問題必須解決，否則，直邊無法避免，而且沒有溜圓達(dá)圖的可能.在此有兩種方案，一個(gè)是制作上下胎，然后在油壓機(jī)上用胎壓，如圖7 所示；另外一個(gè)是用胎板在滾板機(jī)上壓弧，如圖8所示.現(xiàn)兩種方法都是可行的，效果是一樣的.為了減少成本研究選用胎板壓弧.

因?yàn)楣ぜ幕《炔灰粯?，其?shí)直徑有大有小，如果一個(gè)工件用一個(gè)胎板，那么所需的胎板就得很多，用料量很大.為解決這個(gè)問題，選擇一種胎板尺寸與直徑尺寸居中的工件，用此壓制所有工件的壓頭.筒體件必須先壓弧，這是毋庸置疑的，但是壓頭不是必須得達(dá)到圖紙的弧度，這一點(diǎn)，從理論上和實(shí)際當(dāng)中都可以得到解釋和驗(yàn)證.一般來講，壓頭的弧度達(dá)到圖紙尺寸的1／2弧度就可以，而且半徑越大就越明顯.因?yàn)閴侯^對(duì)于整個(gè)圓周來說，只是很小的一部分，而且隨著半徑的加大，弧度越來越小，也就是越接近于直的.風(fēng)電塔直徑都在2.5m 以上，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)并不是很困難.關(guān)于滾弧，除了在制作工藝方法上予以保證之外，還要在檢驗(yàn)手段上進(jìn)一步加強(qiáng).在班組進(jìn)行壓頭和滾弧時(shí)，必須仔細(xì)閱讀圖紙和工藝，按照生產(chǎn)組織的循序，看準(zhǔn)圖號(hào)、件號(hào)，也就是說使圖號(hào)與標(biāo)志號(hào)一致，而且對(duì)尺寸要進(jìn)行再次核對(duì)，然后再進(jìn)行壓頭的滾弧，壓制過程中，用樣板進(jìn)行檢查，以達(dá)到圖紙的弧度要求.同時(shí)對(duì)標(biāo)志號(hào)和標(biāo)志線進(jìn)行復(fù)查，標(biāo)記清楚，并做好記錄.

2.3 組對(duì)件質(zhì)量控制方案

該件冷煨成形后，進(jìn)行合口，如圖9所示，合口后上下不能錯(cuò)邊，厚度方向不能錯(cuò)口，圓度要保證在±4mm 左右.可以通過肉眼和尺測(cè)來檢驗(yàn)，合格后進(jìn)行縱縫的焊接［4］，焊后進(jìn)行100%超聲波檢驗(yàn)，焊完合格后，進(jìn)行焊接變形的矯正，主要是上滾床溜圓.溜后對(duì)錐體筒節(jié)的高度、圓度及上下面的平面度、同心度進(jìn)行仔細(xì)測(cè)量，合格才可以走工序，以保證整體組對(duì)后的同心度.做好標(biāo)記和記錄.

對(duì)于接環(huán)縫，一般情況下，每節(jié)錐體高2.3m左右（見圖9），每個(gè)段節(jié)最長(zhǎng)的達(dá)28m，接環(huán)縫最理想的組對(duì)方式應(yīng)該是立裝，這樣既方便又準(zhǔn)確.但由于現(xiàn)場(chǎng)廠房及吊起高度的限制，所以不能完全立裝，超高部分必須臥裝.

根據(jù)工藝要求，筒節(jié)接環(huán)縫前，接口的圓度、展開長(zhǎng)要重新測(cè)量，找出它的十字基準(zhǔn)線，做好接口的準(zhǔn)備.接口處，焊縫要錯(cuò)開180°，兩節(jié)筒體的十字線要對(duì)正，錯(cuò)邊量要均勻，不能超過1mm，然后用靠尺檢查其組對(duì)質(zhì)量（圓周方向不少于6點(diǎn)），靠尺靠嚴(yán)了，說明無錯(cuò)邊量，兩節(jié)的錐度和同心度是一致的（因?yàn)槊抗?jié)的上下口平面度、同心度都檢查過才可接口），同時(shí)，用靠尺檢查相鄰兩節(jié)的十字線是否對(duì)正.

無論臥式還是立式組對(duì)，都要保證整個(gè)筒體的同心度，同時(shí)也要保證錐度的一致性.這樣，立起之后，就會(huì)確保它的垂直度.

2.4 焊縫［5］質(zhì)量控制方案的確定

由于塔筒的工作環(huán)境較差，所以按圖紙和標(biāo)準(zhǔn)要求得非常嚴(yán)格.焊縫要求100%的超聲波檢驗(yàn)，甚至射線檢驗(yàn).為了保證焊接質(zhì)量，焊工技術(shù)必須要過硬，經(jīng)過培訓(xùn)持證上崗；設(shè)備要使用自動(dòng)焊，焊接坡口使用半自動(dòng)切割V 形，既提高工作效率也保證焊接強(qiáng)度.

對(duì)焊接質(zhì)量的控制，保證探傷是必須的，外觀上要無咬邊，無凹坑，無飛濺，無焊瘤，焊縫高度保證1～2mm，寬度要均勻一致，總之，要保證外形美觀，探傷合格.保留探傷報(bào)告，保證問題出現(xiàn)的可追溯性.

3 實(shí)施效果

由于該控制方案比較詳細(xì)，對(duì)全過程進(jìn)行質(zhì)量跟蹤，認(rèn)真執(zhí)行不合格品不準(zhǔn)轉(zhuǎn)序，嚴(yán)把下料關(guān)、組對(duì)關(guān)、焊接關(guān)，從而確保了風(fēng)塔的制造質(zhì)量［6］，無返修報(bào)廢部件的產(chǎn)生，節(jié)約原料降低了生產(chǎn)成本.

4 結(jié) 論

風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒制造的過程控制方案主要從下料開始，打好產(chǎn)品的質(zhì)量基礎(chǔ)，層層檢驗(yàn)、層層把關(guān)，杜絕質(zhì)量事故和原材料浪費(fèi)的發(fā)生.制定完備的生產(chǎn)過程控制方案可以增加企業(yè)的生產(chǎn)利潤(rùn)，對(duì)企業(yè)的發(fā)展壯大有著相當(dāng)重要的作用.

［1］任清晨.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作原理和技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：5－9.（Ren Qingchen.Working Principle and Technical Foundation of Wind Turbine［M］.Beijing：China Machine Press，2010：5－9.）

［2］錢可強(qiáng).機(jī)械制圖［M］.5版.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007：203－216.（Qian Keqiang.Mechanical Drawing［M］.5th Edition.Beijing：China Labor and Social Security Publishing House，2007：203－216.）

［3］翟洪緒，翟純雷.實(shí)用鈑金展開計(jì)算法［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999：47－48.（Zhai Hongxu，Zhai Chunlei.Practical Calculation Methods of Sheet Metal Unfolding［M］.Chemical Industry Press，1999：47－48.）

［4］陸秋生.冷作鈑金工［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2005：72－76.（Lu Qiusheng.Cold Sheet Metal Worker［M］.Beijing：China Labor and Social Security Publishing House，2005：72－76.）

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