風(fēng)電塔筒導(dǎo)電軌固定柱安裝方法探究
風(fēng)電塔筒導(dǎo)電軌固定柱安裝方法探究
摘要 本文針對(duì)東汽FD70、77系列兆瓦級(jí)風(fēng)電塔筒制造過(guò)程中,導(dǎo)電軌安裝精度要求較高,而公司生產(chǎn)采用傳統(tǒng)工藝方案,難以保證導(dǎo)電軌固定柱的安裝精度及生產(chǎn)進(jìn)度的情況,創(chuàng)新性地利用“三點(diǎn)定位原理”設(shè)計(jì)定位安裝工裝,解決了導(dǎo)電軌固定柱在塔筒內(nèi)劃線難、裝配難、合格率差、生產(chǎn)效率低,這一制造難題。
關(guān)鍵詞 塔筒;導(dǎo)電軌;固定柱
0 引言
能源和環(huán)境是當(dāng)今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問(wèn)題。常規(guī)能源以煤、石油、天然氣為主,它不僅資源有限,而且造成了嚴(yán)重的大氣污染。由于新能源的分布廣、儲(chǔ)量大和清潔環(huán)保,將為人類提供發(fā)展的動(dòng)力。因此,對(duì)可再生能源的開(kāi)發(fā)利用,特別是對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用,己受到世界各國(guó)的高度重視。風(fēng)力發(fā)電由于清潔無(wú)污染、施工周期短、投資靈活、占地少,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)擁有位居世界第一的豐富的風(fēng)能資源,加上國(guó)家政策的大力扶持,發(fā)展風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)具有得天獨(dú)厚的條件。
1 問(wèn)題的提出
東方電氣河南電站輔機(jī)制造有限公司風(fēng)電分公司在東方汽輪機(jī)有限公司風(fēng)電事業(yè)部的大力支持下,2006年進(jìn)入風(fēng)電塔筒制造領(lǐng)域,開(kāi)始主要以優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造東汽風(fēng)電系列兆瓦級(jí)風(fēng)電塔筒。隨后,我們相繼承制了國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力、金風(fēng)科技、上海電氣風(fēng)電公司、許繼風(fēng)電科技等國(guó)內(nèi)知名風(fēng)電主機(jī)公司的塔筒產(chǎn)品。除東汽機(jī)組外,其余各風(fēng)電公司采用如下電力傳輸方式:風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)電能,均由電力電纜經(jīng)機(jī)艙、電纜擋圈膠合導(dǎo)向件、扭纜馬鞍架等輔助裝置向下通向電力變頻器,最后進(jìn)入箱變。電力電纜在塔筒內(nèi)用尼龍固定夾固定。東汽風(fēng)電采用KLMA及KLMB二種型式導(dǎo)電軌,在塔筒內(nèi)由高強(qiáng)度螺栓平行安裝在導(dǎo)電軌固定柱上;由導(dǎo)電軌實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)所發(fā)電能在塔筒中傳輸。
1.1 采用電力電纜在塔筒內(nèi)傳輸電力的特點(diǎn)
我們知道采用電力電纜在塔筒內(nèi)傳輸電力,優(yōu)點(diǎn)明顯。主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn):
1)電力電纜在塔筒內(nèi)定位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制作方便;
2)電纜定位件制作精度要求低;
3)造價(jià)低廉。
但采用電力電纜在塔筒內(nèi)傳輸電力,缺點(diǎn)也很顯明。主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn):
1)設(shè)備到風(fēng)電場(chǎng),豎起后需從機(jī)艙自上而下放線且分段固定,現(xiàn)場(chǎng)工作量大;
2)電力電纜放短路能力差,當(dāng)風(fēng)力機(jī)組發(fā)生短路時(shí),易發(fā)生火災(zāi);
3)電力電纜在機(jī)組運(yùn)行一定年限后,線路會(huì)發(fā)生老化,需全部更新。
1.2 采用導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)
采用導(dǎo)電軌傳輸電力具備以下優(yōu)點(diǎn):
1)可以避免在設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生干擾輻射;
2)符合德國(guó)電工規(guī)范(VDE)的相關(guān)規(guī)定;
3)發(fā)生短路或火災(zāi)時(shí),有最佳的保護(hù)作用。
1.3 采用導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)帶來(lái)的問(wèn)題
但采用導(dǎo)電軌在塔內(nèi)傳輸電力,卻給風(fēng)電塔筒制造帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)。其原因有二條:
1)塔筒為錐筒,而導(dǎo)電軌固定柱在塔內(nèi)安裝方式是平行式,非向心式;
2)導(dǎo)電軌固定柱裝焊精度要求高。
導(dǎo)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(qiáng)度鋼。裝焊時(shí)必須保證排列整體,同一列導(dǎo)電軌固定柱的直線度不大于±1/20m。同一列導(dǎo)電軌固定柱上表面螺紋孔中心在一條直線上。幾段塔筒對(duì)接后緊鄰對(duì)接法蘭處第一個(gè)固定柱左右偏差不得超過(guò)1mm,其余固定柱左右偏差不得超過(guò)2.5mm。導(dǎo)電軌固定柱的裝焊,必須按照導(dǎo)電軌供貨商提供的裝配指導(dǎo)書(shū)及安裝要求完成。導(dǎo)電軌整體采購(gòu)(含固定所用的標(biāo)準(zhǔn)件),由供貨商提供。要保證導(dǎo)電軌的最終安裝精度,首先就要保證導(dǎo)電軌固定柱在塔筒內(nèi)的裝焊位置精度。
2 問(wèn)題的分析
若采用常規(guī)冷作劃線的方式來(lái)確定導(dǎo)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(fēng)電塔架批量生產(chǎn)的需要。所以我們必須另辟蹊徑,設(shè)計(jì)一種專用裝配定位工裝,以保證精度、提高生產(chǎn)效率。
3 方案的實(shí)施
在錐形塔筒內(nèi),按照“三點(diǎn)定位原理”,我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖裝配定位工裝。使用時(shí),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(duì)應(yīng)法蘭端面上,調(diào)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(nèi)部沿塔筒軸向劃各導(dǎo)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(dǎo)電軌固定柱。按JB/T4730-2005相關(guān)條款規(guī)定,對(duì)塔筒內(nèi)導(dǎo)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(dǎo)電軌固定柱。這樣裝焊的導(dǎo)電軌固定柱定位精度,便可完全滿足后道工序?qū)щ娷壈惭b的精度要求。
風(fēng)電塔架上、中、下段塔筒對(duì)接后緊鄰對(duì)接法蘭處第一個(gè)固定柱左右偏差不得超過(guò)1mm,其余固定柱左右偏差不得超過(guò)2.5mm。我們?nèi)鐚D示定位工裝結(jié)構(gòu)做簡(jiǎn)單的衍生改進(jìn)后,便可不用手工劃線,而是直接用定位工裝,裝焊風(fēng)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(gè)裝配位置精度要求更高的導(dǎo)電軌固定柱。
圖中,R為對(duì)應(yīng)法蘭外徑;
φ為-對(duì)應(yīng)法蘭螺栓孔徑;
L為在法蘭兩端定位后,保證漁線高度比導(dǎo)電軌
固定柱裝焊后高度大3mm~5mm。
4 結(jié)論
該定位工裝投資低廉,制作容易,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,改進(jìn)余地大?筛鶕(jù)所裝配件不同的位置要求,做相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。其系列衍生定位工裝,經(jīng)在東汽兆瓦級(jí)61.5m、65m、70m/1 500kW系列百十臺(tái)風(fēng)電塔筒制造過(guò)程中使用,效果十分顯著。不但大大提高了工人生產(chǎn)效率,而且能夠很好地保證導(dǎo)電軌固定柱的裝焊精度,為保證后序?qū)щ娷壍陌惭b精度創(chuàng)造了良好的條件,并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效率。
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注:“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請(qǐng)以PDF格式閱讀”