新型并網風電機組塔筒法蘭應用介紹

　　摘 要：塔筒法蘭是并網型風電機組的關鍵零部件之一，其質量直接影響著風電機組能否可靠運行。傳統的鍛造法蘭有著生產周期長，加工成本高，焊后易變形等諸多問題。反向平衡法蘭的出現，徹底解決了以上問題，必將成為傳統鍛造法蘭的替代產品。
　　關鍵詞：鍛造法蘭；反向平衡法蘭；力學性能；焊接變形；螺栓拉拔器

　　0 引言
　　并網型風電機組塔筒高度一般都超過40m，隨著單臺機組容量的不斷加大，現在大多數風電機組的塔筒都超過70m，有的產品甚至超過100m。為了運輸和吊裝方便，每段塔筒的長度都不超過30m，塔筒和塔筒之間由法蘭、螺栓連接。
　　傳統的塔筒法蘭都是由符合材質要求的鋼坯經過鍛造，再進行機械加工而成（圖1）。為了在法蘭與塔筒壁焊接時減小變形，以及改善焊縫的焊接工藝和受力情況，塔筒法蘭一般都設計加工出一段脖頸，高度為50mm－80mm，這樣就把法蘭與塔筒壁焊接時的“T”接頭改成了對接接頭。
　　1 傳統塔筒法蘭存在的問題
　　（1）法蘭生產能源消耗大，加工成本高。鍛造法蘭生產過程首先要對鋼坯進行加熱－環鍛－再加熱－再環鍛，這個過程需要消耗大量能源。經過這個加工過程，鋼坯鍛造成一個環狀毛片料。鍛造完成后，還要進行熱處理，然后機械加工。這種鍛件的毛坯件加工余量都比較大，粗略估計要加工掉毛坯件重量的30% 以上，又消耗了大量能源，浪費了大量材料，耗用了大量工時。
　　（2）力學性能差。首先，在法蘭的脖頸在鍛造時，通常鍛出一個大概形狀，有的就直接鍛出一個矩形（毛皮厚度包含脖頸高度），再經過機械加工成脖頸。由于軋制力的影響，脖頸及其根部的組織和晶粒都比較粗大。其次，鍛造法蘭的軋制方向和法蘭脖頸的受力方向是垂直的，該部分材料的抗拉性能相對較差。再有，由于脖頸部分晶粒粗大，焊縫的熱影響區力學性能較差。
　　（3）焊后容易變形，對后續風電機組吊裝造成影響。
　　盡管法蘭留有30mm ～ 70mm 的脖頸，但是焊后法蘭還是經常出現變形。在機組吊裝時，由于法蘭不平，常常造成塔筒上下法蘭有縫隙。因法蘭變形，出現了螺栓孔對不上，穿不進螺栓等問題。出現這些問題后，現場處理非常困難，不僅嚴重影響施工工期，還影響到機組的安裝質量，這已經是困擾塔筒生產廠家和風電場開發商的一大難題。