【建筑】白银风电科研成果汇报资料ppt模版课件.ppt

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1、中国水利水电第三工程局 科研课题鉴定（验收）汇报资料,依托项目：白银平川捡财塘风电场45WM 风电特许权项目 课题名称：风力发电机组塔架制造施工工艺研究,课题名称：风力发电机组塔架制造工艺研究 申请鉴定单位：中国水利水电第三工程局制造安装分局 起止时间：2008年1月至2009年04月 承担单位：中国水电三局白银风电设备制造厂 工程项目负责人：李建军 通信地址：甘肃省白银市中科院高技术产业园 联系电话：13389151397，13830027098 固定电话（传真）：0943-8312718,汇报的主要内容,1、概况 2、立项背景 3、科研关键技术指标及难点 4、研究总体路线及实施过程综述 5

2、、 科研成果综述 6、形成工艺与常用工艺的优缺点对比 7、研究成果的推广价值（社会效益、经济效益） 8、课题的主要研究人员 9、科研费用明支出情况 10、部分证明文件,1、概况,我国风力资源十分丰富，陆地风能资源的理论储量为32.26亿kw，可开发的风能资源储量为2.53亿kw，海上风能可开发量是陆地风能储量的3倍。风电能为绿色能源，我国改革开放以来，对能源的需求一直呈上升趋势，大量开发有限的不能再生的能源，已经不能满足我们建设和谐社会的要求，国家势必在保护好我国生态环境的同时，扶持和鼓励可利用的再生能源。因此，风电项目前景非常乐观。,工厂运输规划总图,风力发电机塔架是支撑风力发电机组、扇叶，

3、承受风力载荷的主要结构件，风力发电场自然条件都比较恶劣，因此，对加风力发电机塔架的设计、加工工艺要求极高。在过去很长的一段时间风力发电机组（600KW机组以上）的设计技术基本上依赖于国外引进，国产化程度不高，造成风力发电建设成本、上网电价高等，制约了我国风力发电的推广和发展。随着风力发电场技术的发展日益成熟，风力发电机组趋于大型化发展（目前风力发电机组的规模一直在不断增大，国际上主流的风力发电机组已达到23MW），风力发电机塔架高度设计尽可能的向高空延伸。因此，随着风力发电技术的日益成熟和设备大型化幅度的提高，作为风力发电机组主要设备的塔架设计、加工要求更高。,风力发电机组的塔架顶端和风力发电

4、机组连接，下端和基础坐环连接，塔架自身一般由三节组成，塔架节与节之间、顶节与机组之间、下节与底坐环之间全部用法兰连接。因此，法兰的材质、加工精度、法兰和塔筒的组对控制、法兰和塔筒的焊接质量、法兰焊接后的外形几何尺寸、法兰焊接后的平面度等要求，是塔架制造过程中的重要环节，法兰的组装工艺流程及焊接变形量必须严苛的控制，才能保证整体塔架质量要求。因此，通过对国外塔架设计和制造技术的吸收，探索出一套国内适用塔架制造规范与标准工艺，将为我国风力发电装备制造业做出突出的贡献。,2.立项背景,2.1.市场前景 截止2007年统计，全国累计风电机组装机容量622.0万kW。根据专家预计，2020年最低目标装机

5、4000万kW。由于国家给予了大力支持，风能发展速度平均每年30%左右增长，风电的发展便进入了产业化发展阶段。 风电建设每1万KW目前投资11.2亿元人民币，塔架作为风力发电机组设备的重要组成部分，设备采购费用占总投资的810%左右，据此估计近十年风机塔架制造业有320400亿元的市场空间，这对风机塔架设备制造企业将带来良好的发展契机。,部分制造设备,国内整体风电设备制造从引进技术到消化吸收，目前国产化程度不高，通过对该课题的研究，完善一套国内风机塔架制造施工工艺，如果此项技术得到推广，该制造技术起到降低制造成本、缩短工期、提高质量良好作用。该项技术的普及将加大风电设备国产化、节省风电投资，推

6、动我国风电建设的快速发展。 2.2. 项目实施的可能性 由于得到国投白银风电有限公司的信任，我公司经过投标，取得了白银平川捡财塘风电场45WM风电特许权项目风力发电机组塔架制造工程，使该课题有了可依托的工程，在该 课题的研究中，也得到了国投白银风电有限公司及相关的设计和监理的支持，使项目的可能变为了现实。,3、 科研关键技术指标及难点,3.1课题研究内容 从技术调研、工厂运输图设计、图纸的翻译、制造标准整理、设备配置调试等的准备工作抓起；认真做好材料采购及施工工艺的编制；对工艺评定试验、评定合格的工艺在产品实施过程进行全方位、全过程的控制和总结；在不断地总结中，调整工艺细节，使试验合格的工艺不

7、断完善，保证塔筒制造质量合格。同时，采用先进的瑞典Damalini公司生产的Easy-laser +D600激光几何测量系统，保证质量控制结果检验所测得的数据精确、真实、可靠，并以完整的书面文件和产品实物进行展现。,基础设施 为了本项目的顺利实施，在中国科学院白银高技术产业园建造了24142.5m2的厂房一座。此厂房为规划中的一期工程，二、三期工程将再建三个车间，总建筑面积约15000平方米。,课题研究的主要技术内容为： 1）技术调研、 2）工厂运输图设计 3）检验、试验质量的评定标准 4）材料及其焊接工艺评定试验 5）法兰组对及焊接变形控制 6）塔筒同心度、法兰平面度的控制及检测,风电设备厂

8、一期建设的生产设施主要有： 24142.5平米、檐高14.7米的1#厂房主车间一间；832平米的全封闭式防腐车间一个，相应的配电、生产库房等。,3.2本课题的关键技术和难点 1）生产能力的规划，基本施工流程的确定，工厂 运输图的设计。 2）生产设备的选型及配置。 3）制造和验收标准的收集整理与认证、图纸翻译。 4）法兰与管节焊接接头低温冲击韧性的保证，法兰的组对措施、法兰焊接变形的控制。 5）质量检测方法及手段：法兰平面度、筒体同心度的检测，法兰与筒体垂直度的检测等。,中国水电三局白银风电设备制造厂 规划鸟瞰图,基础设施优良的中科院白银高技术产业园,中科院白银高技术产业园部分基础设施,4、研究

9、总体路线及实施过程综述,4.1研究总体路线 设备制造工艺的调研 工厂运输图的设计 制造设备的配置与选型工程技术工艺流程初步论证钢管制造技术经验总结与钢管制造工程的类比对所编制的制造技术方案、措施论证设备制造方案工艺设计工艺试验修正工艺设计制造过程控制首件产品检验交付工艺总结、改进、完善后续设备制造过程控制设备检验与交付施工技术总结 工法编制 成果总结 鉴定、验收。,4.2实施过程综述 4.2.1技术准备 图纸的翻译、制造和验收标准的收集整理与认证。 4.2.2材料进厂检验 原材料入厂后首先对原材料进行详细的质量文件审查和材料复验。 1）文件审查：塔架所用的所有原材料要求有完整合格的产品出厂证明

10、。 2）复验要求： 筒体板材、基础环下法兰用板材入厂需要进行化学成分、力学性能复验，按照GB/T1591-94、GB/T700-1998 和GB5313-85 进行验收。 门框板材必须逐张复验，并按照相关标准进行化学成分、力学性能和UT 复验。,法兰进行100%的UT,MT，化学成分，力学性能等复验。 厚度大于30mm 的板材需要根据SEP1390 做焊接弯曲试验，检验母材及热影响区对裂纹的承受能力。同一炉批号、同一热处理方式、同一规格为一个试验单元。每一个试验单元均需作焊接弯曲试验。,制造设备 1）为完成本工程，设备方面配置了20米跨度，起重量为20/5吨、40/5吨的龙门吊各一台，全自动数

11、控切割机两台。,2）准备了一台803000mm数控卷板机，8台DN1250埋弧自动焊机，8套60吨滚轮支架（滚焊台车），自制一台法兰焊接变位机，激光对中仪和水准仪，以及ZX系列焊接设备。左为工作状态的变位机。,3）数字式UT检测仪、防腐设备设施、起重运输设备以及其它检验设备等，设备满足要求。,4.2.3焊接性能试验（焊接工艺评定） 按拟定的焊接工艺评定指导书进行。试板材料应进厂检验合格，其取样、焊接、外观检验、无损探伤等，均在监理工程师的见证下进行焊接。焊接工艺评定的评定项目、试板厚度、试样数量、产品试板、试板的加工、试板的组装、焊接规范、试板编号、焊接记录、无损检测的项目及合格标准、破坏检验

12、项目（冲击、拉伸、弯曲、硬度）及合格标准、评定中应注意的问题、母材的主要机械性能与化学成份、综合评定、评定报告格式与所需的附件等等均进行了明确规定，此项规定在实际操作中得到了严格遵守，但其焊接规范只作为边界条件，需按实际进行仔细记录，将作为焊接作业指导书的编制依据。,4.2.4制造工艺流程,对外购的法兰进行精心的入厂检验,4.2.5法兰的对装与组焊,1）对装： 分段筒节与法兰节采取平卧组装，在可调式防窜滚轮台架上进行；组装前认真测量管口周长用激光几何测量系统检查组装端口的平面度公差，用角磨机进行修整，使端口平面度控制在1.5mm以内；用水准仪调平分段筒节轴线，检查法兰节端面与分段筒节轴线的垂直

13、度、螺栓孔位置度满足要求；为了平面度控制方便、快捷，在两端口处设置平行基准面，用激光几何测量系统测距，使两平行基准面平行度为0.5mm；基准平行面可以制作成滑移式轨道，以满足不同长度的分段节测量需要，同时也便于与法兰接触，直观的反映出法兰平行度误差，便于校正。具体见图3.2.5-1示意。,先进高效的防腐除尘设备,法兰节与分段筒节自然状态下组装，避免强行组装；通过管口内米支撑调节圆度，控制法兰节组装变形及对接错边量，并保证组装焊缝间隙均匀在2.0mm以内。 组装后进行CO2气体保护打底定位焊，其打底方法同上所述。定位焊后，对单段筒节两端法兰的平面度、圆度以及两法兰端面的平行度、同轴度进行检验，如

14、不符合规定要求，进行调整直至符合规定要求。,塔筒对装,2）焊接 焊接前对焊缝坡口及焊缝周围进行清理。 塔筒焊接。焊道打底采用CO2气体保护焊，以减少热应力变形。正式焊接均采用埋弧自动焊。根据板厚及坡口大小，严格按照成熟的焊接工艺评定参数、焊层道数、电压、电流及焊接速度等参数操作。 通过参考基准平行面，密切关注端面法兰变形情况，可以快捷的分析导致变形的应力点，为调整和控制变形提供依据。每条（道）环缝要一次焊接完成，保证受热均匀，避免产生新的应力变形。,部分典型的技术要求示意图,5、科研成果综述,经过中国水电三局白银风电设备制造厂和课题组全体人员的共同努力，完成了白银平川捡财塘风电场45MW风电特

15、许权项目风力发电机组塔架制造工程，30套风电塔筒从2008年 月投入运行以来，运行情况稳定。 在课题进行的过程中，由于结构设计等原因，法兰的对接焊缝的坡口开在了外侧，对法兰的变形控制产生了极其不利的影响，经过不断的探索，采用调整焊接顺序、精确控制焊接参数、焊前在组合法兰加垫片预留反变形等一系列综合措施，保证了法兰的焊接变形在允许的误差以内，并因此而申请了国家工艺发明专利（现已经进入实质性审查中）。 积极进行制造工艺的总结，通过对制造工艺的总结，发表了两篇论文，并形成了1个集团公司的工法（已经被批准）。,远眺正在完善中的白银风电设备制造厂,6、形成工艺优点 现施工方法与常用施工方法相比较：采用电

16、脑数控下料，有利于筒体的形体尺寸控制、焊口对装精度的保证；但对操作人员的操作技能要求高；流水线作业形式，胎膜具的合理设计，大大提高了法兰组装精度。 具备可操作性，减轻劳动强度，提高劳动效率，满足现代化工程需要，提高制造单位竞争优势，体现了标准工艺的先进性和科学性。 6.1下料 数控下料，筒节扇形钢板的弦长、弦高、对角线偏差得到有效控制。,6.2卷制 利用卷板机对钢板的端部进行模压预弯，采取在胎模内加垫钢板条的方法，减小预弯钢板的支点间距，保证直边尺寸；需要操作人员的精心操作与控制，来保证预弯钢板端部的成型。采取上述综合措施后，在保证端部成型和直边尺寸的同时，无需配置大吨位的专用压力机，减小了制

17、造厂面积，节约了临建投资和设备的投入；缺点是端部成型和直边尺寸控制较难，对操作人员操作技能要求较高。 6.3对装 1）法兰与相邻筒节（见下图）,法兰与筒体的对装,（1）将法兰固定在标准平台胎具内。用工艺螺栓使之与胎具固定牢靠、紧密，检查法兰颈的平面度。 （2）吊入筒节与法兰颈对接。对接前应检查筒节的圆度、管口平面度和周长，保证筒节与法兰周长差不大于3.0mm；对接时在筒内钢平台上焊接挡块，通过楔子微调其少量错台和不圆度，并保证其对接间隙均匀，且不大于2.0mm。 （3）组对后进行CO2气体保护打底焊，打底焊采取等距分段打底法，即断续、对称焊接，直至整条环缝打底完成，其焊缝应规整、均匀，焊后及时

18、清理焊接飞溅等。,2）相邻段筒节法兰 （1）根据塔筒制造质量要求，连接法兰只允许内凹，而不允许内翘，见图示要求。为控制焊接变形，法兰与筒节焊接前，先将相邻法兰组合，用工艺螺栓把紧，注意把紧螺栓的松紧度，随时把紧螺栓。 （2）为保证法兰焊接后满足塔架制造技术条件要求，连接法兰把紧时加厚度为3.03.5mm垫片进行焊接变形控制，垫片数量至少为12个， 按法兰内圆圆周均布；顶法兰把紧时加厚度2.0mm垫片进行焊接变形控制，垫片数量至少为8个，按法兰内圆圆周均布；法兰把紧应对称、均匀施力，同时法兰外缘结合严密。,预留反变形措施,节间法兰允许偏差,塔筒出厂验收、待防腐及安装过程中,7、研究成果的推广价值

19、 风力发电机组塔架制造施工工艺研究形成了风力发电机塔架法兰组装和焊接施工工法，该成果的通用性强，此工法可指导各种型号及规格的风电机组塔架制造施工；此工法同时适用于水工金属结构压力钢管的制造和安装；适用于火电管柱型金属结构塔架的制造和安装；对于类似其它的金属结构产品制造具有指导意义。此工法的推广运用及普及，在风电塔筒及类似结构制造中产品质量的得益大幅度提高，减少废品率，同时以利于组织流水作业批量生产，施工效率大大提高，企业将得益可观经济效益。此工法的推广运用及普及，将影响到风力发电设备国产化速度的进程，有益于推动风电建设的全面提升。风力发电机组塔架制造施工工艺的研究成果，主要产生以下效益：,1）

20、降低风电场投资成本，有益于加快整体风电建设的步伐 风电场投资成本(单位千瓦造价)是衡量风电场建设经济性的主要因素，归纳起来有以下三个方面：风电场选址；风电场的规模，亦即风电场的装机容量；风电机组的制造成本。 随着风电机组制造技术的不断提高和机组性能的不断改进，其单机容量的不断扩大、发电机塔架高度的提升等措施，这将使风电机组单位千瓦的造价会明显下降。目前风机单机容量趋于向大型化、国产化发展，形成自主的风电设备知识产权、打造民族品牌，风电成本的降低，有益于推动整体风电建设的全面提升，加快我国风电建设步伐。,2）标准与规范建设 风电标准与规范建设是非常重要的，掌握风电机组的关键测试技术，完善风电机组

21、测试能力和标准，建立风电产品认证体系，是保证产品质量、使我国的风电机组进入国际市场的基础，对规范风电市场、提高风电机组的性能将起到重要作用。 3）通用性强、适用广泛、便于推广 随着我国风电产业的大发展，风电装备制造企业如“雨后春笋”，各企业加工和技术能力悬殊较大，风力发电机组塔架制造施工工艺研究成果适用于各种型号及规格的风电塔架制造；此工法同时适用于水工金属结构压力钢管的制造和安装；适用于火电管柱型金属结构塔架的制造和安装；对于类似其它金属结构产品制造具有非常重要的指导意义。,4）减少废品率、调高产品质量、提高企业经济效益 风力发电机组塔架制造过程中极容易出现废品率，特别是在塔筒和法兰的焊接上

22、，废品的发生率很高，这将给企业造成巨大的损失。 风力发电机组塔架制造施工工艺研究成果形成的工法，将极大减少废品率、调高产品质量、提高企业经济效益。 5）增强风电设备制造企业间的交流，有益于整体质量水平的提高 随着风电产业的蓬勃发展，风机塔架制造厂家很多，由于长期引进国外技术，技术成本高，为了确保自身的市场竞争优势，企业之间很少进行技术交流。该成果的通用性强，总结的风电塔筒制造的工艺方法和管理模式，对塔架制造、验收、管理起到示范作用，有益于整体质量水平的提高。,8、本课题的主要研究人员 本课题的主要参加人员有7人，其中高级工程师1人，工程师5人，高级技师1人。 课题负责人：周林 施工项目负责人：李建军 其它主要参加人员：马宝惠、邹振忠、李 斌、谷守新、袁文德 各参加人员对本课题的主要贡献如下表,课题的主要研究人员,9、课题经费使用情况,汇报至此结束， 谢谢各位专家！ 谢谢各位领导！ 汇报人：周 林 2009年8月26日,