风力发电塔筒法兰生产工艺研究.doc

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1、风力发电塔筒法兰生产工艺研究风力发电塔筒法兰生产工艺研究风力发电塔筒法兰生产工艺研究风力发电塔筒法兰生产工艺研究文章编号:1672—0121(2007)06—0039—02田风力发电塔筒法兰生产工艺研究兰鹏光,张贵文,张志伟(山西省定襄金瑞高压环件,山西定襄035400)摘要:风力发电塔筒法兰是发展风力发电的重要零部件.本文叙述了风力发电塔筒法兰的技术特征,生产工艺及技术装备,并对法兰生产过程中的关键工序进行了阐述,总结了超大直径环形锻件生产中的经验及注意的问题.关键词:机械制造;辗环;法兰;数控辗环机中图分类号:TG335文献

2、标识码:B1引言风电作为一种新型可再生能源,具有清洁环保可持续发展等诸多优点,发展可再生能源及提高能源效率已成为世界各国无可争议的能源发展战略的两个车轮,各国争相发展风力发电,并在以欧洲为主的市场中取得了较快发展,技术日臻成熟,成本持续下降,年平均增长率超过了30%.我国从上世纪90年代起开始开发风电,本世纪初,得到了较大规模的发展.但存在的主要问题是依赖国外技术,风电设备国产化率低,其中需求批量极大的风力发电机组塔架连接件——风力发电塔筒法兰(后文称风电法兰)主要还得依靠进口解决.为此,作为高新技术企业的山西省定襄金瑞高压环件

3、有限公司投入巨资试制风电法兰,取得了成功,获得了较大的社会经济效益.2风电法兰技术特征(1)法兰用材一般选用低合金高强度结构钢Q345C,Q345E(国外选用$355NL),属锅炉压力容器用钢,对碳,硫,磷及合金含量控制较严,具有良好的韧性,焊接性能,塑性成形性能,耐腐蚀性能等综合性能.(2)锻件级别要求高.采用压力容器锻件标准JB/rr4726—2000,对法兰无损探伤100%检定合格.(3)机械加工和形位公差规定严格.由于风力发电塔架建立在环境比较恶劣的地带,高度一般在60m以上,分段安装极为不便,所以对法兰形位公差收稿日期

4、:2007—09—24作者简介:兰鹏光(1958一),男,总经理,工程师,从事特种轧制应用及研究要求较严,孔中心距,同轴度,法兰平面度等技术标准控制在0.5mm以内.(4)法兰直径超大.配套尺寸一般在2000mm~4800mm范围内.图1为o4200mm风电法兰成品图.图1风电法兰成品图3风电法兰生产”1-艺公司通过前期大量调研,结合自身的经营,技术结构,制定了完整的企业标准和相应的生产工艺流程.3.1企业标准通过对国内外风力发电行业在技术和检测要求上的核定,根据IS09001的要求,我公司拟定了自己的企业标准,涵盖了从原材料采

5、购至售后服务全过精加工一检验一钻孔/倒角一检验一包装一出具检验报告一入库.3.3工艺装备根据以上1-艺流程的要求,配套了相应的生产设备:①下料:250mm~1000mm锯床.②锻造制坯:31500kN油压机及2t~6t自由锻设备.③环锻:5m数控辗环机.④热处理:PID井式电炉2m~5m.⑤粗加工:2m~5m落地式车床.⑥精加工:2m~5m数控立式车床.⑦钻孔:数控钻床,分度配Z3050,Z3080摇臂钻床.3.4检测根据各工序技术要求设立了检测点,配备了先进的检测设备,保障了产品质量.①配置全套理化检测设备,可满足各种材质化学

6、和物理性能检测,杜绝不合格材料的投入.②进口磁粉探伤仪,对原材料表面和锯切口及加工后的法兰表面进行探伤.③远红外测温仪及热电偶温度仪控温,严格锁定材料在锻造制坯和环锻成形加热过程中的温度.@PID数显热处理炉,自动调整热处理全过程的温度,保证了法兰的力学性能.⑤先进的材料拉伸试验机与冲击试验机,为调整热处理工艺提供了标准的依据.⑥美国进口超声波探伤仪/晶相分析仪,为解决锻件探伤问题,合理地指导了锻造工艺.⑦德国进口平面度检测仪.保障了法兰在机加工过程中的位置公差.4关键生产工序4.1锻造制坯钢锭自身的疏松缺陷如果不能在制坯过程中

7、清除,无疑会在后序加工中产生废品.高标准的要求必然带来解决问题的难度,如何降低废品率,制坯工序图2法兰锻坯图形式辗制,原材料浪费十分严重,每件法兰均在200kg~400kg左右,大批量的生产,这是一笔极大的成本.辗环机上辗制台阶式法兰,在国内均应用于小直径和单边宽度比较窄的环形件,而对这种超大直径的风电法兰的辗制,国内尚属牵白.为了节约原材料,根据辗环机的特性,在芯轴上加装复合模具,成功辗制出高颈法兰,辗件形状如图3所示.该工艺不但节约原材料10%以上,还可提高生产效率,提高了企业的市场竞争力.量j0卜一103688④04230

8、图3法兰辗件图4.3热处理风电法兰对热处理的要求为正火或正火+回火.无论是箱式还是井式热处理炉,对于如此超大径的环形件,均会出现加热时间慢,热效率低,电能消耗大的问题,极大地增加了热处理环节的生产成本.为此,我们自行设计了芯体式热处理井式电炉.根据法兰内外径尺寸

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