CN106457490B - 塔架分段生产过程 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及风轮机塔架分段生产方法，并且特别涉及制造用于形成风轮机塔架分段的多个细长塔架片段的方法，塔架分段由沿塔架片段的相应的纵向边缘连接的多个细长塔架片段构建成。塔架分段由多个端对端连接的罐形成，并且通过沿着沿塔架的长度延伸的两条或更多条切割线切割而将塔架分段分成细长片段。还论述了一种在风轮机塔架的端部设置水平凸缘的方法，同样论述了一种竖直凸缘预组装件，该竖直凸缘预组装件包括用于连接相邻的第一塔架片段与第二塔架片段的纵向边缘的一对竖直凸缘。

Description

塔架分段生产过程
技术领域
本发明涉及塔架分段生产过程，并且特别涉及生产由多个细长塔架片段构建成的风轮机塔架分段的方法。
背景技术
可以通过建立更多风电场以及建立每个风轮机能够产生更多能量的风电场两种方式来满足对风能的日益增长的需求。每个风轮机产生更多能量需要具有更大发电机的风轮机，这进而需要更大的叶片以捕获来自外来风的更多能量。这样的风轮机还需要更高的塔架以支撑叶片、机舱以及其他部件。现代风轮机塔架的日益增大的物理尺寸导致难以将塔架从制造场所运输至待构建风轮机的架设场所。当要通过公路运输例如位于卡车的拖车上的风轮机塔架或者风轮机塔架的部件时尤其如此，因为公知拖车的运载能力可能限制可能的塔架尺寸。
应对此问题的一种方式是由在现场连接在一起在较小片段形成塔架分段。照此，需要运输塔架分段的片段而不是作为整体的分段。这些片段在工厂中制造并且运至风轮机构建场所，在风轮机构建场所将片段组装成塔架分段并且将塔架分段组装成塔架。
在一个这样的公知实施例中，塔架分段的片段作为单独部件独立制造。然而，此技术具有片段不能完美配合在一起的劣势。此外，制造过程有可能复杂，尤其如果塔架朝顶部变细至较小直径，因为片段的物理尺寸大部分会彼此不同，减少时间与成本节约通常与大量相同零件的单独制造有关。
在另一公知实施例中，WO2004/083633A1提供一种由多个细长塔架片段构建成的风轮机塔架分段，多个细长塔架片段通过在沿纵向切割线切割之前首先形成塔架分段以将塔架分段分成若干细长塔架片段而制造。
发明人意识到期望提供一种改进的风轮机塔架分段生产方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种制造用于形成风轮机塔架分段的多个细长塔架片段的方法，通过沿所述多个塔架片段的相应的纵向边缘连接所述多个塔架片段而构建所述塔架分段，所述方法包括以下步骤：通过将金属片材轧制成具有纵向缝的管而形成多个罐中的每一者，通过焊接所述轧制片材的相对的第一边缘与第二边缘而形成所述纵向缝，其中，所述焊接缝中的至少一部分包括点焊；通过端对端连接所述多个罐而形成所述塔架分段；以及沿两条或更多条沿所述塔架分段的长度延伸的切割线切割以将所述塔架分段分成多个细长塔架片段，其中，沿两条或更多条切割线切割的步骤包括沿所述纵向缝切穿所述点焊。
根据本发明的第二方面，提供一种包括端对端连接的多个罐的风轮机塔架分段，其中，所述多个罐中的每一者均包括：管形轧制金属片材，其中，所述轧制片材的相对的第一边缘与第二边缘沿纵向缝焊接在一起；并且其中，所述多个罐中的至少一者的所述纵向缝包括点焊。
根据本发明的第三方面，提供一种制造用于形成风轮机塔架分段的多个细长塔架片段的方法，通过沿所述多个塔架片段的相应的纵向边缘连接所述多个塔架片段而构建所述塔架分段，所述方法包括以下步骤：形成多个管形罐；通过端对端连接所述多个罐而形成所述塔架分段；将所述塔架分段支撑在多个支撑部上使得所述塔架分段的纵轴线基本水平；以及沿两条或更多条沿着所述塔架分段的长度延伸的切割线切割以将所述塔架分段分成多个细长塔架片段，其中，所述切割线中的至少一者以与所述塔架分段在相邻支撑部之间在自身重量作用下挠曲时所述塔架分段的挠度对应的曲率弯曲。
根据本发明的第四方面，提供一种在风轮机塔架分段的端部设置环形或者近似环形的水平凸缘的方法，所述水平凸缘被布置成使所述塔架分段与相邻风轮机塔架分段端对端联接或者使所述塔架分段联接至底座，所述方法包括以下步骤：提供两个或更多个平坦的凸缘片段，每个凸缘片段均具有部分环形的形状，所述两个或更多个平坦的凸缘片段结合以形成所述水平凸缘；布置所述两个或更多个平坦的凸缘片段以形成所述水平凸缘；以及将所述两个或更多个平坦的凸缘片段焊接至所述塔架分段的开放端。
根据本发明的第五方面，提供一种用于形成风轮机塔架分段的端部用的环形或者近似环形水平凸缘的水平凸缘片段组，所述水平凸缘布置成使所述塔架分段与相邻风轮机塔架分段端对端联接，所述水平凸缘片段组包括两个或更多个平坦的凸缘片段，每个平坦的凸缘片段均具有部分环形的形状，所述两个或更多个平坦的凸缘片段一起形成所述水平凸缘。
根据本发明的第六方面，提供一种制造用于形成风轮机塔架分段的第一细长塔架片段与第二细长塔架片段的方法，通过沿所述塔架片段的相应的纵向边缘连接所述多个塔架片段而构建所述塔架分段，所述第一塔架片段具有第一竖直凸缘并且所述第二塔架片段具有第二竖直凸缘，所述第一竖直凸缘与所述第二竖直凸缘是细长的并且布置成连接所述第一塔架片段与所述第二塔架片段，所述方法包括以下步骤：将所述第一竖直凸缘与所述第二竖直凸缘以联接构造连接在一起；在将所述第一竖直凸缘与所述第二竖直凸缘以联接构造连接在一起后将所述第一竖直凸缘与所述第二竖直凸缘的所述联接构造焊接至风轮机塔架分段，使得所述竖直凸缘沿所述塔架分段纵向延伸；并且通过沿两条或更多条纵向切割线切割而将所述塔架分段分成第一塔架片段与第二塔架片段，其中，所述纵向切割线之一位于所述第一竖直凸缘与所述第二竖直凸缘之间，使得所述第一竖直凸缘附接至所述第一塔架片段并且所述第二竖直凸缘附接至所述第二塔架片段。
根据本发明的第七方面，提供一种竖直凸缘预组装件，所述竖直凸缘预组装件包括一对竖直凸缘，这一对竖直凸缘用于在当所述竖直凸缘附接至风轮机塔架分段的相邻的第一塔架片段与第二塔架片段时连接所述第一塔架片段与所述第二塔架片段的纵向边缘，所述一对竖直凸缘包括用于附接至所述第一塔架片段的细长的第一竖直凸缘以及用于附接至所述第二塔架片段的细长的第二竖直凸缘，其中，所述竖直凸缘预组装件的所述第一竖直凸缘与所述第二竖直凸缘以联接构造连接在一起。
根据本发明的第八方面，提供一种制造用于形成风轮机塔架分段的多个细长塔架片段的方法，通过沿所述塔架片段的相应的纵向边缘连接所述多个塔架片段而构建所述塔架分段，所述方法包括以下步骤:提供便携式切割单元，该便携式切割单元包括：至少一个细长支撑轨；托架，该托架安装在所述至少一个支撑轨上使得所述托架能沿所述至少一个支撑轨移动；安装在所述托架上的切割头；以及附接装置，该附接装置用于能移除地将所述至少一个支撑轨附接至塔架分段；利用所述附接装置将所述便携式切割单元能移除地附接至所述塔架分段，使得所述至少一个支撑轨沿所述塔架分段的至少部分长度延伸；通过所述便携式切割单元的所述切割头与所述塔架分段接合并且沿所述至少一个支撑轨移动所述托架而沿第一纵向切割线切割；以及通过沿所述塔架分段的长度沿所述第一纵向切割线切割并且沿在塔架分段圆周周围的不同位置处的一个或多个另外的纵向切割线切割，将所述塔架分段分割成多个细长塔架片段。
根据本发明的第九方面，提供一种制造用于形成风轮机塔架分段的多个细长塔架片段的方法，通过沿所述塔架片段的相应的纵向边缘连接所述多个塔架片段而构建所述塔架分段，所述方法包括以下步骤：提供固定切割单元，该固定切割单元包括：直接或者间接固定至地面的至少一个细长支撑轨；托架，该托架安装在所述至少一个支撑轨上，使得所述托架能沿所述至少一个支撑轨移动；以及安装在所述托架上的切割头；将所述塔架分段能旋转地支撑在所述至少一个细长支撑轨旁边的支撑单元上，使得所述塔架分段能绕所述塔架分段的纵轴线旋转并且使得所述塔架分段的所述纵轴线基本平行于所述至少一个细长支撑轨；使所述塔架分段在所述支撑单元上绕所述塔架分段的纵轴线旋转，以使所述固定切割单元的所述切割头与塔架分段圆周周围的第一期望切割位置对准；通过使所述切割头在所述第一期望切割位置与所述塔架分段接合并且沿所述至少一个支撑轨移动所述托架而沿着沿所述塔架分段的长度延伸的第一纵向切割线切割；使所述塔架分段在所述支撑单元上绕所述塔架分段的纵轴线旋转，以使所述固定切割单元的所述切割头与所述塔架分段圆周周围的第二期望切割位置对准，所述第二期望切割位置不同于所述第一期望切割位置；以及通过使所述切割头在所述第二期望切割位置与所述塔架分段接合并且沿所述至少一个支撑轨移动所述托架而沿着沿所述塔架分段的长度延伸的第二纵向切割线切割，使得所述塔架分段沿所述第一纵向切割线与所述第二纵向切割线被分割成塔架片段。
附图说明
现在将参照附图仅以实施例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：
图1是通用规模的风轮机的前视图；
图2是包括沿横向方向栓接在一起的三个纵向片段的塔架分段的立体图；
图3是图2中所示的圆圈区域的详视图；
图4是塔架分段的制造过程中用的钢板的平面图；
图5是利用图4的钢板的制造过程的立体图；
图6是利用图5的过程形成的罐的立体图；
图7是利用多个罐形成的塔架分段的侧视图；
图8是制造过程中塔架分段的局部端视图；
图9是穿过图8中的线9-9剖切的剖面图；
图10是用于塔架分段的竖直凸缘组的立体图；
图11是示出附接至塔架分段的图10的竖直凸缘组的局部剖视图；
图12是将塔架分段切割成片段的第一方法的立体视图；
图13是图12的方法中使用的切割设备的详视图；以及
图14是将塔架分段切割成片段的第二方法的立体图。
具体实施方式
图1示出了现代通用规模的风轮机10，该风轮机包括塔架11以及位于塔架11的顶部上的风轮机机舱12。包括三个风轮机叶片14的风轮机转子13借助低速轴(未示出)连接至机舱12，该低速轴延伸出机舱12的前部。通常将风轮机10的不同部件单独运输至现场并在现场组装。为了便于运输，如所示，塔架11由端对端连接的多个塔架分段15构建成。分段15设置有水平取向的凸缘(参见图2与图3)，这些凸缘从分段15的开放端的外周向内或者向外延伸，相邻分段可以借助凸缘连接。在实践中，利用诸如塔架起重机之类的升降机构在现场将相邻分段15的相对的水平凸缘拼在一起，然后利用穿过位于水平凸缘中的螺栓孔的螺栓将竖直分段15相互固定。
如从申请人2003年3月19日提交并且通过援引结合到本文中的WO2004/083633A1了解到的，公知由在现场连接的多个单独片段形成塔架分段15。如下文参照图2与图3论述的，一个或多个分段15可以分开成两个或更多个片段，这些片段结合以形成完整的分段15。
图2与图3示出了风轮机塔架的分段15。塔架分段15包括多种长度的壳16(通常称作“罐”)，这些壳由轧制钢板形成并且沿其抵接的上下边缘通过焊接接合在一起。分段15设置有水平取向的凸缘17，此凸缘从分段15的每个端部的外周向内延伸。各个水平凸缘17均包括若干螺栓孔18，相邻分段可以通过使螺栓穿过相邻的螺栓孔18而连接。
在此实施例中，分段15由沿抵接的上边缘与下边缘接合在一起的多个罐16形成。然而，在另选的实施例中，塔架分段可以由单个罐形成。塔架分段中罐的数量一般取决于分段的所需长度。
塔架分段15以及形成塔架分段15的各个罐16分成三个纵向片段19，这些片段在组装起的塔架中组合以形成完整的分段15。三个片段19沿其纵向边缘在三个纵向接头20处接合。各个片段19均包括位于相对的边缘处的竖直凸缘21，这些竖直凸缘从片段19的位于纵向接头20的区域中的内表面向内延伸。竖直凸缘21包括大量螺栓孔，相邻片段19利用穿过位于相邻竖直凸缘21中的螺栓孔的螺栓22相互固定。竖直凸缘21与片段19的纵向边缘隔开一定距离焊接至片段19，从而当竖直凸缘21收紧在一起时可以在竖直凸缘21之间夹入细长间隔条或者衬套。
在此实施例中，片段19具有基本相同的弧长，并因此相对于塔架分段15的中心对着基本相同的角度。在另选的实施例中，可以优选将塔架分段15分成弧长不等的片段。
在整个说明书中，术语“垂直”与“水平”关于分段以及凸缘的使用指的是分段以及凸缘一旦安置在塔架中的取向，因此并不意图以限制的方式关于生产或者组装的方法使用此术语。如下文将解释的，当塔架分段水平放置时会更便于进行切割与重新组装过程。
在另选的实施例中，每个塔架分段可以由三个以上或者三个以下的片段形成。而且，形成各分段的片段数量可根据分段将位于塔架中的位置而异。由于塔架的直径一般在底部处最大，用于塔架的此部分的塔架分段与来自直径较小的塔架的顶部的分段相比可以分成更多的片段。例如，接近塔架的基部的分段可以包括四个片段，而位于顶部的分段可以仅包括两个片段。在组装塔架时，优选在将塔架分段组装成塔架的步骤之前将片段接合在一起形成塔架分段。在片段相互接合时可以水平布置。相邻片段的纵向接头可以沿周向方向对准或者偏置。
本发明提供用于以更快并且更精确的方式制造图2与图3中所示类型的风轮机塔架的片段部分的方法。实际上，图4至图6示出了用于制造罐的改进方法，所述罐用于形成分成两个或更多个片段的风轮机塔架分段；
图7示出了用于由多个罐形成风轮机塔架分段的改进方法；图8与图9示出了用于将水平凸缘提供至风轮机塔架分段的端部的改进方法；图10与图11示出了将竖直凸缘组提供至风轮机塔架分段的改进方法；并且图12至图14示出了用于将风轮机塔架分段切割成两个或更多个片段的两个改进方法。
图4至图6示出了用于制造罐的根据本发明的一个方面的改进方法，所述罐用于形成分成三个片段的风轮机塔架分段。罐16由利用传统切割处理(例如，利用由CNC(计算机数字控制)处理操作的等离子切割机)切割成期望尺寸以及形状的平坦的金属板24形成。钢是目前为止用于金属塔架的最常用的材料，但是可以使用其他金属与合金，并且本文中使用的“金属”的表述意图包括金属以及金属合金。钢板24可以由单片形成，或者可以由两个或更多个单独制造的片材形成，这些单独制造的片材焊接在一起以形成板(例如尤其用于最近的非常大的风轮机)。如图4中所示，切割钢板24具有略微弧形形状的上下边缘25以及平直的侧边缘26，从而当侧边缘26拼在一起时会形成截头锥。为了阐明之目的，图4中夸大了上下边缘25的曲率。在另选的实施方式中，板24可以具有与所需的罐的形状对应的另选的形状。例如，在需要圆筒形罐的情况下，板可以是矩形的。
在将板24切割成所需形状的过程中，两条纵向切割指示线27借助作为CNC处理的一部分的等离子切割机标记到板24的表面上以从视觉上将板24的区域分成三个等尺寸的壳片段28。切割指示线27不延伸穿过板24的厚度，而在随后的切割操作中指示板24应被切割的位置。切割指示线27是平直的并且在弧形形状的上下边缘25之间延伸。
一旦切割指示线27标记在板24的表面上，板24就放置在传统的轧机上，板24在轧机上通过将侧边缘26拼在一起形成纵向接头而轧制成具有位于外部的切割指示线27的截头锥形状的罐16。根据本发明的一个方面，然后，将侧边缘26焊接在一起以形成纵向焊接缝29(特别是通过沿缝29的长度以间隔施加点焊30)从而使罐16的结构在随后的生产步骤中保持稳定。在某些实施方式中，各个点焊30的长度均形成在10mm至30mm之间，并且优选约20mm。在某些实施方式中，以100mm至300mm(优选约200mm)的间隔施加点焊。在优选实施方式中，沿纵向缝每隔约200mm施加长度约20mm的点焊。然后，如下文关于图7论述的，罐16可以独自或者与其他罐16结合地用于形成风轮机塔架分段。如下文关于图12至图14论述的，产生的分段可以通过沿切割指示线27并且沿罐16的形成该罐的纵向缝29切割而分成三个壳片段。通过施加作为CNC处理的一部分的切割指示线27，可以节省时间并且可以提高随后的切割的精度。通过点焊纵向缝29而不施加连续焊接，由于焊接时间减少，可以更快地形成分段。点焊的使用也可以减少焊接完整性(通常非破坏性测试)所需的随后的测试量。而且，鉴于需要切穿较少的材料，随后通过沿罐16的点焊的纵向缝29切割可以更快速地将形成的分段切割成片段。
以上过程描述了点焊在所有纵向缝上的使用。然而，可以布置成这样：仅点焊某些纵向缝，而完全焊接其他纵向缝。另选的是，可以仅在任一特定缝的一定比例上使用点焊，完全焊接缝的其余部分。
参照图7，提供一种根据本发明的用于由多个罐形成风轮机塔架分段的改进方法。为了形成塔架分段15，若干罐16端对端定位并且旋转成其各自的纵向点焊缝29与相邻长度的壳16的切割指示线27排成一行。对准的切割指示线27与纵向缝29限定三条连续的、纵向的分段切割指示线31。分段切割指示线31示出应在哪个位置切割分段15以便将分段15分成分离的纵向片段。在此实施方式中，各个罐16相对于在前的罐16绕其纵轴线旋转120度。因此，分段切割指示线31均由罐16的切割指示线27和纵向缝29的组合限定。另外，各个罐16的纵向缝29从相邻罐16的纵向缝29偏移120度。一旦相邻罐16正确定位，就沿罐的抵接的上下边缘将这些罐焊接在一起。可以在各个罐被拼在在前的罐的一侧时进行相邻罐的此焊接操作，或者另选，可以在焊接之前使若干或者所有罐对准。
通过使各个罐16的纵向缝29从相邻罐16的纵向缝29偏移120度，产生的结构更稳定。如下文关于图8至图11论述的，然后，水平凸缘与竖直凸缘可以提供至分段，并且如下文关于图12至图14论述的，分段可以通过沿分段切割指示线31切割而分成片段。
图8与图9示出了根据本发明的用于将水平凸缘提供至风轮机塔架分段的端部的改进方法。不是提供焊接到分段上并随后在进行纵向切割时被切割的传统的单元式凸缘，根据本发明的一个方面的水平凸缘17由三个单独的凸缘片段32形成，各个凸缘片段均具有环形的一部分的形状，这些凸缘片段被拼在一起以形成水平凸缘17。在此实施方式中，三个凸缘片段32具有这样的弧长，这些弧长基本相等并且对应分段15要分成的三个片段的弧长。另选的是，凸缘片段的弧长可以小于或者大于分段将要分成的片段的弧长，并且/或者凸缘片段的弧长可以是不等的。
凸缘片段32在焊接至分段15的端部之前在一起定位成水平凸缘17的形状并且利用跨过相邻的凸缘片段32之间的各个接合部的凸缘对准板33临时保持在一起。在此实施方式中，凸缘对准板33均包括用于将凸缘对准板33连接至凸缘片段32的四个螺栓孔34。通过使凸缘对准板33的螺栓孔34与两个凸缘片段32的螺栓孔18对准并且使螺栓穿过凸缘对准板33的各个螺栓孔34以及凸缘片段32的相邻螺栓孔18而将凸缘片段32固定在一起。当栓接在一起时，凸缘片段32优选由小间隙35间隔开。然后，将组装起来的水平凸缘17放置在塔架分段15的端部使得相邻凸缘片段32之间的各个接合部与分段切割指示线31对准。然后，如图9中所示，将水平凸缘17焊接至塔架分段15的端部。然后移除凸缘对准板33。间隙35使得当纵向切割塔架分段15时切割工具能够在间隙的位置处穿过凸缘从而避免或减少要切穿的材料量。
图10与图11示出了根据本发明的用于将竖直凸缘组36提供至风轮机塔架分段15的改进方法。竖直凸缘组36包括两个平行的竖直凸缘21，这两个竖直凸缘布置成沿片段的纵向边缘将塔架分段的相邻片段固定在一起。在竖直凸缘附接至竖直分段15之前，除凸缘21将焊接至分段15的区域之外，用适当的涂层使竖直凸缘21金属化。然后，通过使两个竖直凸缘21的螺栓孔22对准并且使螺栓穿过螺栓孔22以将凸缘固定在一起而将竖直凸缘21预组装成组36。一组竖直凸缘21的预组装不一定需要在每个相邻螺栓孔22处组装凸缘21。在此实施方式中，凸缘21在每隔一个螺栓孔22处栓接在一起。在其他实施方式中，凸缘可以以不同间隔栓接在一起，这些间隔沿凸缘的长度可能一致或者可能不一致。至少部分螺栓均穿过在竖直凸缘21收紧在一起时夹在竖直凸缘21之间的细长衬套23，从而如图11中所示竖直凸缘根据衬套23的长度偏置以正确隔开凸缘21。
然后，将预组装的竖直凸缘21放置在塔架分段15内侧并且与相关联的分段切割指示线31对准。在对准时，竖直凸缘21平行于分段切割指示线31延伸，分段切割指示线31的每侧上有一个竖直凸缘21。然后，利用焊车(未示出)例如通过在每个竖直凸缘21的单侧上焊接而将每个竖直凸缘21焊接就位。重复相同过程以沿其余分段切割指示线设置另外的竖直凸缘组。
图12与图13示出了根据本发明的用于利用便携式铣削单元37将风轮机塔架分段切割成两个或更多个片段的改进方法。每个便携式铣削单元37均包括安装在沿两个平行轨40运行的托架39上的圆形铣削头38。便携式铣削单元37还包括用于使托架39沿轨40移动的运送机构41以及位于轨40的下侧上以用于将轨附接至竖直分段15的若干电磁体42。托架39包括用于变更铣削头38的切割深度的深度调节机构43。
如图12中所示，塔架分段15定位在支撑单元44中，使得塔架分段的纵轴线基本水平。支撑单元44具有辊45，该辊用于使分段15绕该分段的纵轴线旋转。在此实施方式中，辊45由通过遥控操作的马达(未示出)驱动以使分段15旋转。在另选的实施方式中，分段15可以借助其他适当的手段(例如手动)在辊上旋转。在此实施方式中，用于使壳的长度成形的轧机还用作支撑单元44。在另选的实施方式中，支撑单元44可以是单独的单元。
为了将便携式铣削单元37附接就位，将第一便携式铣削单元37安装在分段15一旁的框架46上并且倾斜一定角度使得每个轨40的下侧紧密贴近分段15的外壁。在此实施方式中，框架46具有框架调节杆47，该框架调节杆用于手动调节框架46上的便携式铣削单元的位置以及倾斜。在另选的实施方式中，框架上的便携式铣削单元的位置与倾斜中的一者或者两者可以是固定的。另选的是，可以借助液动、气动或者一个或多个马达调节框架上的便携式铣削单元37的位置与倾斜中的一者或者两者。而且，在此实施方式中，框架46是静止的并且具有支托框架的脚部48。在另选的实施方式中，框架可以设置有轮，使得框架可以通过手动推或者拉或者利用诸如马达之类的驱动装置移动。
为了使第一便携式铣削单元37与分段切割指示线31对准，分段15在辊45上绕分段15的纵轴线旋转直到第一分段切割指示线31与铣削头38对准，并且轨40的下侧上的电磁体42被激励成将第一便携式铣削单元37夹紧成抵靠竖直分段15的外壁就位。在此实施方式中，当从分段15的一个端部看时并且如图12中所示，分段切割指示线31由于切割而位于大约四点钟位置中时便携式铣削单元37被夹紧至竖直分段15。在另选实施方式中，框架46可以布置成当分段切割指示线31位于不同的位置中时将便携式铣削单元37夹紧至分段15。一旦第一便携式铣削单元37被夹紧就位，分段15就绕其旋转轴线旋转120度，从而第二便携式铣削单元37在框架46中就位使得便携式铣削单元37的铣削头38与第二分段切割指示线31对准。与第一便携式铣削单元37一样，第二便携式铣削单元37的轨40的下侧上的电磁体42被激励成将第二便携式铣削单元37夹紧成抵靠竖直分段15的外壁就位。重复此过程以将第三便携式铣削单元37附接成与第三分段切割指示线31一致。
一旦就位，各个便携式铣削单元37的铣削头38就操作成切割分段15，并且通过沿轨40移动托架39而沿分段切割指示线31运送铣削头38。可以根据正切割的分段的厚度调节托架39沿轨40移动的速度。如图12中的情况，在正切割的分段15的长度比轨40长的情况下，便携式铣削单元37必须在切割操作后重新定位以在重复上文概述的过程中继续沿分段切割指示线31的其余分段切割。
尽管关于位于第一、第二以及第三分段切割指示线31上方的第一、第二以及第三便携式铣削单元37描述了以上过程，但是可以使用少于或者多于三个的便携式铣削单元37以将特定分段切割成片段。例如，单个便携式铣削单元可以用于所有线。另选的是，为了减少将特定分段切割成片段所用的时间，多个便携式铣削单元37可以用于同时沿单条分段切割指示线31切割。
图14示出了根据本发明的用于利用固定铣削单元49将风轮机塔架分段切割成两个或更多个片段的改进方法。与以上关于图12与图13描述的方法一样，塔架分段15在支撑单元44中定位成其纵轴线水平。支撑单元44与以上关于图12与图13描述的相同。固定铣削单元49包括安装在沿两个平行轨52运行的托架51上的圆形铣削头50，平行轨52固定至支撑单元44附近的地面并且平行于正切割的分段15延伸。铣削头50以一定角度安装在托架51上。在此实施方式中，铣削头50在托架51上由垂直倾斜约45度。在另选的实施方式中，铣削头可以取决于铣削头相对于分段的位置以及所需的切割角度而倾斜不同的角度。固定铣削单元49还包括用于使托架51沿轨52移动的运送机构(未示出)。铣削头50的切割深度、位置、倾斜角度或者其组合可以调节以允许铣削单元49与不同几何结构的竖直分段一起使用。例如，可以利用手动杆或者借助液动、气动或者一个或多个马达调节铣削头50。
如图13中所示，为了使铣削单元49与分段切割指示线31对准，使分段15在辊45上绕分段15的纵轴线旋转直到第一分段切割指示线31与铣削头50对准。然后，铣削头50操作成切入分段15中，并且托架51沿轨52移动使得铣削头50沿第一分段切割指示线31的长度切割。然后，托架51后退并且返回至开始位置，同时分段15沿分段15的纵轴线旋转以使下一条分段切割指示线31与铣削头50对准。然后，铣削头50操作成切入分段15中，并且托架51再次沿轨52移动使得铣削头50沿分段切割指示线31的长度切割。对于第三分段切割指示线31重复此过程以将分段15分开成三个单独片段。
在此实施方式中，铣削头50从切割位置后退，同时返回至开始位置。在另选实施方式中，铣削头50可以布置成沿两个行进方向切割以减少处理时间。在这样的实施方式中，在铣削头50返回至开始位置之前，分段可以旋转成使铣削头50与下一条分段切割指示线31对准。这样，当铣削头50在切穿第一分段切割指示线31之后返回至开始位置时，铣削头50可以切穿下一条分段切割指示线31。
另选的是，铣削头50可以旋转，使得该铣削头能用于两条生产线(轨的每侧上一条)。这使得能够减少停工时间，因为铣削单元可以用在轨的第二侧上，同时在轨的第一侧上进行其他操作。在铣削头布置成沿两个方向切割的情况下，这还使得铣削头50能够在轨的两侧上的塔架分段之间选择例如以沿一个方向切穿第一塔架分段并且以在返回至开始位置时沿相反方向切穿轨的相反侧上的塔架分段。
在以上论述的切割塔架分段的两个方法中，完成切割过程之后由于各个片段之间的竖直凸缘21在切割之前栓接在一起，分段15保持组装。这提高了切割过程中分段的易搬运性。在切割之前将片段栓接在一起的操作也确保当重新组装分段15时(例如运输之后)竖直凸缘21会正确对准。
因为形成分段15的罐的纵向缝29与分段切割指示线31对准并且点焊而非全焊接，所以在较少的材料被移除的情况下能更容易并且更快地将分段切割成片段。相似地，在提供分开的凸缘片段32以形成水平凸缘17的情况下，能通过以小间隙35分开各个凸缘片段32并且使间隙与分段切割指示线31对准而加速切割过程。
由于通常在相对的两个端部被水平支撑在例如辊道上的塔架分段的可观尺寸，分段会在其自身重量下变形，在支撑部之间下弯；例如，大约30m的塔架分段会在120mm的支撑部之间的中点呈现最大的竖向挠曲。由于此挠曲，为了实现沿分段的切割，这在不变形的塔架分段(例如塔架分段竖直取向时)中产生笔直边片段，必须遵循弥补此挠曲的切割线。分段切割指示线31将随塔架分段变形并且仍指示待被遵循的切割路线。挠曲将随切割的位置变更。在6点钟或者12点钟的位置进行的切割(假定径向切割)将需要切割头轴线沿平行于切割刀片的平面或者垂直于其轴线的方向线性(竖直)移位以遵循挠曲的曲线。在3点钟或者9点钟的位置进行的切割需要切割刀片轴线倾斜。在例如4点钟或者8点钟的中间位置进行的切割将需要更复杂的移动，借此刀片轴线既倾斜又移位以遵循切割指示线31的曲线。
为了实现切割头的精确移动以遵循弯曲的切割线所需的调节取决于切割单元或者铣削单元的类型以及切割头或者铣削头的安装方式。相对于地面固定的固定单元将需要沿曲线驱动铣削头以遵循弯曲的切割线。如果铣削头本身的安装遵循塔架的挠曲，那么直接安装在塔架分段本身上的可移动单元可能需要更有限的调节；例如，如果可移动单元用于固定到塔架表面上，其中当进行切割时，在所述塔架表面处，铣削头位于顺着塔架的轨上并且/或者单元沿塔架分段的长度逐步移动，那么在切割深度或者切割头轴线的调节受限的条件下可以设定成遵循切割指示线31的曲线。
一旦塔架分段被切割成片段就可以在组装起来或者拆开的条件下进行表面处理，这取决于塔架生产设备的能力。在一个实施方式中，在组装起来的条件下进行分段的表面处理。通过利用铣削头切割分段，切割表面可以进行表面处理、涂漆或者这两者，而不需要诸如磨削或者喷丸之类的额外的预处理步骤，例如如果利用等离子体焰炬切割分段就可能需要这些额外的预处理步骤。
在不脱离本发明的范围的情况下，上述示例性实施方式的多种变型是可能的并且本领域中的技术人员会想到这些变型。
列表
10.风轮机
11.塔架
12.机舱
13.转子
14.叶片
15.竖直塔架分段
16.罐
17.水平凸缘
18.水平凸缘中的螺栓孔
19.纵向片段
20.纵向接头
21.竖直凸缘
22.竖直凸缘中的螺栓
23.衬套
24.钢板
25.上下边缘
26.侧边缘
27.切割指示线
28.壳片段
29.纵向缝
30.点焊
31.分段切割指示线
32.凸缘片段
33.凸缘板
34.凸缘板中的螺栓孔
35.间隙
36.竖直凸缘组
37.便携式铣削单元
38.铣削头
39.托架
40.轨
41.运送机构
42.电磁体
43.深度调节杆
44.支撑单元
45.辊
46.框架
47.框架调节杆
48.脚部
49.固定铣削单元
50.铣削头
51.托架
52.轨

Claims (24)

1.一种制造用于形成风轮机塔架分段的多个细长塔架片段的方法，通过沿所述多个塔架片段的相应的纵向边缘连接所述多个塔架片段而构建所述塔架分段，所述方法包括以下步骤：
通过将金属片材轧制成具有纵向缝的管而形成多个罐中的每一者，通过焊接轧制片材的相对的第一边缘与第二边缘而形成所述纵向缝，其中，焊接缝的至少一部分包括点焊；
通过端对端连接所述多个罐而形成所述塔架分段；以及
沿两条或更多条沿所述塔架分段的长度延伸的切割线切割以将所述塔架分段分成多个细长塔架片段，其中，沿两条或更多条切割线切割的步骤包括沿所述纵向缝切穿所述点焊；
该方法还包括在连接所述多个罐以形成所述塔架分段之前使相邻罐的所述纵向缝周向偏移的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，沿两条或更多条切割线切割的步骤包括沿所述多个罐中的每一者的所述纵向缝切割。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的方法，其中，所述塔架分段包括两条或更多条纵向分段切割指示线，所述纵向分段切割指示线在切割步骤中指示要做出的所述两条或更多条切割线。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述分段切割指示线至少部分由布置在所述多个罐中的一个或多个罐的外表面上的一个或多个切割指示标记限定。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，形成所述塔架分段的步骤还包括使具有点焊的至少一个罐的所述纵向缝与相邻罐的外表面上的切割指示标记对准，使得所述分段切割指示线中的至少一者至少部分由所述纵向缝限定。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在形成所述罐之前，利用切割装置将未轧制片材切割至适当的尺寸及形状；并且其中，施加一个或多个切割指示标记的步骤包括将一个或多个切割指示标记切入所述未轧制片材的表面中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述切割装置包括CNC操作的等离子切割机。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，在形成所述罐之前，利用切割装置将未轧制片材切割至适当的尺寸及形状；并且其中，施加一个或多个切割指示标记的步骤包括将一个或多个切割指示标记切入所述未轧制片材的表面中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述切割装置包括CNC操作的等离子切割机。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述点焊中每一者的长度从约10mm至约30mm。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述点焊中每一者的长度约为20mm。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，以从约100mm至约300mm的间隔施加所述点焊。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，以约200mm的间隔施加所述点焊。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个罐通过焊接而端对端连接。
15.一种包括端对端连接的多个罐的风轮机塔架分段，其中，所述多个罐中的每一者均包括：
管形轧制金属片材，其中，所述轧制片材的相对的第一边缘与第二边缘沿纵向缝焊接在一起；
其中，所述多个罐中的至少一者的所述纵向缝包括焊接缝，该焊接缝包括至少一些点焊；
其中，相邻罐的所述纵向缝周向偏移。
16.根据权利要求15所述的塔架分段，其中，所述多个罐中的每一者的所述纵向缝包括焊接，这些焊接中的至少一些是点焊。
17.根据权利要求15或者权利要求16所述的塔架分段，该塔架分段还包括两条或更多条纵向分段切割指示线，所述纵向分段切割指示线指示沿所述塔架分段的长度切割所述塔架分段的位置以便将所述塔架分段分成多个细长塔架片段。
18.根据权利要求17所述的塔架分段，其中，所述两条或更多条分段切割指示线至少部分由位于所述多个罐中的一个或多个罐的外表面上的一个或多个切割指示标记限定。
19.根据权利要求18所述的塔架分段，其中，所述分段切割指示线中的至少一者至少部分地由具有点焊的至少一个所述罐的所述纵向缝限定。
20.根据权利要求15所述的塔架分段，其中，所述多个点焊中每一者的长度从约10mm至约30mm。
21.根据权利要求15所述的塔架分段，其中，所述多个点焊中每一者的长度约为20mm。
22.根据权利要求15所述的塔架分段，其中，以从约100mm至约300mm的间隔施加所述多个点焊。
23.根据权利要求15所述的塔架分段，其中，以约200mm的间隔施加所述多个点焊。
24.根据权利要求15所述的塔架分段，其中，所述多个罐通过焊接而端对端连接。
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