CN115781182B - 一种桁架塔转接段及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桁架塔转接段的制作方法，包括步骤1：对加筋板进行坡口制作，所述加筋板包括加强环板、加强筋；步骤2：选用七块钢板进行卷圆，卷圆后将压头割除，并制作好坡口并将卷圆钢板的纵缝进行点焊固定，以依次制作成第一转接件、第二转接件、第三转接件、第四转接件、第五转接件、第六转接件、第七转接件。本发明相比于传统埋弧焊，双丝双弧埋弧焊焊接厚板不仅能够实现高速焊接，缩短焊接时间，提高生产效率，而且焊丝之间互相加热，热循环过程相对较慢，焊接速度和熔敷量相对于单丝焊有大幅提升，也有利于改善焊缝成形、细化晶粒。

Description

一种桁架塔转接段及其制作方法

技术领域

本发明涉及风力塔架结构制作领域，具体为一种桁架塔转接段及其制作方法。

背景技术

近年来全球环境恶化问题愈来愈严重，使得各国放缓对传统化石燃料和资源开采的脚步，继而加快对可持续再生资源的开发利用。我国风能储备丰富，充裕的风力资源让风力发电发展极具前景。随着风能市场需求的增长，风电单机功率和风轮直径在增长，使得与之匹配的支撑结构塔筒的高度不断增加。目前国内应用较为成熟的是柔塔，90米高的柔塔重量约200吨，120米高则接近300吨，高度再增加重量就是指数级增长。这不仅会增加塔架制作，运输及现场吊装的难度，还会使得塔架在风速急速变化时更易产生剧烈的振颤变形，从而引发塔架倒塌。

目前与风电主机设计方获知的160米桁架塔，采用一种新型桁架结构，下方采用桁架支撑，上方为4段柔塔，中间设计有一节转接段，用于上下连接过渡桁架与筒体，然而现有技术中转接段的制作采用传统埋弧焊，其焊接时间长，生产效率低，筒节组对后较难送至指定位置进行焊接，导致焊接难度较大。

因此，有必要提供一种桁架塔转接段及其制作方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桁架塔转接段及其制作方法，以解决上述背景技术存在转接段的制作采用传统埋弧焊，其焊接时间长，生产效率低的问题，本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种桁架塔转接段的制作方法，包括

步骤1：对加筋板进行坡口制作，所述加筋板包括加强环板、加强筋；

步骤2：选用七块钢板进行卷圆，卷圆后将压头割除，并制作好坡口并将卷圆钢板的纵缝进行点焊固定，以依次制作成第一转接件、第二转接件、第三转接件、第四转接件、第五转接件、第六转接件、第七转接件；

步骤3：通过埋弧焊焊接将卷圆后的第一转接件、第三转接件、第四转接件、第五转接件、第七转接件的纵缝焊接，采用双丝双弧埋弧焊接工艺将第二转接件、第六转接件的纵缝焊接，以制成7节筒节；

步骤4：7节筒节制成后，对7节筒节进行回圆处理，并进入检查；

步骤5：在第二转接件、第六转接件的内部分别以拼接的形式放置加强环板、加强筋，并通过点焊的形式将加强环板、加强筋固定在第二转接件、第六转接件的内壁上；

步骤6：将装有加强环板、加强筋的第二转接件与第一转接件、第三转接件、第四转接件、第五转接件首尾拼接并环焊在一起，制成筒节组对一，将装有加强环板、加强筋的第六转接件和第七转接件首尾拼接并环焊在一起，制成筒节组对二，之后将筒节组对一和筒节组对二在首尾拼装并环焊在一起；

步骤7：采用对焊法或跳焊法控制加强环板、加强筋变形，并将加强环板、加强筋分别焊接在第二转接件和第七转接件的内壁上，焊接完成之后对第二转接件和第七转接件进行筒节连接法兰的开洞、组对、焊接；

步骤8：按照要求在第一转接件、第二转接件、第三转接件、第四转接件、第五转接件、第六转接件、第七转接件内划出附件的定位线，采用气体保护焊或手工电弧焊对附件进行焊接；

步骤9：将步骤1-8制得的筒节组合成的对转接段主体进行清洁、冲砂、油漆；

步骤10：最后将斜撑杆、横撑杆、安装到转接段主体的外壁，然后在斜撑杆的底端通过法兰组安装有转接段底座，并且在相邻两个转接段底座相对的一端通过法兰组安装有连接杆。

优选的，所述制作工艺制作而成的桁架塔转接段，包括有七组筒节组成的转接段主体，所述转接段主体由下而上通过第一转接件、第二转接件、第三转接件、第四转接件、第五转接件、第六转接件与第七转接件卷圆拼接组成；

优选的，所述第二转接件与第六转接件的内壁安装有加强环板，所述第二转接件与第六转接件的内壁还连接有加强筋；

优选的，所述转接段主体的外壁顶部等距离拆卸安装有三组斜撑杆，所述斜撑杆的底端通过法兰组安装有转接段底座，所述转接段底座相对转接段主体的一端通过法兰组水平安装有横撑杆，所述横撑杆的另一端通过法兰组安装在转接段主体的外壁，相邻两个的所述转接段底座相对的一端通过法兰组安装有连接杆。

优选的，所述转接段底座的外壁安装有维护平台，所述维护平台的顶部边缘处设置有安全围栏。

优选的，三组所述连接杆组成三角支撑结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明相比于传统埋弧焊，双丝双弧埋弧焊焊接厚板不仅能够实现高速焊接，缩短焊接时间，提高生产效率，而且焊丝之间互相加热，热循环过程相对较慢，焊接速度和熔敷量相对于单丝焊有大幅提升，也有利于改善焊缝成形、细化晶粒。

2、本发明优化转接段的制作加工顺序，考虑到加强筋板过重，在所有筒节组对后较难送至指定位置进行焊接，所以加强节部分先将筋板根据图纸提前点焊固定，不焊接，然后再进行各段筒节的组对，完成环缝的焊接，有助于缩短工期。

3、本发明中转接段支撑座与主体之间采用上下两层共6片法兰进行连接，对安装精度要求高，连接法兰与筒壁有严格的角度关系，误差不能大于1°，因此设计反变形工装，焊前合理设定法兰平面度控制值及位置角度，合理控制法兰与筒体组对间隙，采用内外口交替焊接的方法，控制连接法兰变形，选用合理的测量方式对法兰平面度、位置进行测量，避免后期进行矫正，节省大量的人力物力。

附图说明

图1为本发明所述桁架塔转接段制作方法流程图；

图2为本发明转接段示意图；

图3为加强筋下料排版图；

图4为双丝双弧埋弧焊焊接示意图；

图5为转接段加强筋点焊示意图；

图6为转接段组对示意图；

图7为转接段加强节连接法兰装配示意图；

图8为转接段主体安装完成立体图。

图中：1、转接段主体；101、第一转接件；102、第二转接件；103、第三转接件；104、第四转接件；105、第五转接件；106、第六转接件；107、第七转接件；2、加强环板；3、加强筋；4、斜撑杆；5、转接段底座；6、横撑杆；7、连接杆；8、维护平台；9、安全围栏；A、焊丝一；B、焊丝二；C、焊剂管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

请参阅图1-8，一种桁架塔转接段的制作方法，包括

步骤1：筒体钢板检查复验后进行下料，厚板采用火焰切割机下料，薄板采用等离子切割机下料，对加筋板进行坡口制作，加筋板包括加强环板2、加强筋3，加强环板2按照图3排版下料；

步骤2：选用厚度分别为：30mm、60mm、15mm、20mm、25mm、100mm、40mm的钢板进行卷圆，卷圆后将压头割除，并制作好坡口并将卷圆钢板的纵缝进行点焊固定，以依次制作成第一转接件101、第二转接件102、第三转接件103、第四转接件104、第五转接件105、第六转接件106、第七转接件107，此外由图2可知第六转接件106是100mm厚的加强节，由于钢板超厚，卷圆较难控制，实际采购钢板材料时预留500mm压头，便于卷圆控制。

步骤3：纵缝焊接前需在纵缝两端安装同厚度、同材质、同坡口的引熄弧板，纵缝焊接完成后需使用火焰切割去除引熄弧板，切割时不得损伤母材，切割面打磨光滑平整，钢板纵缝采用埋弧焊焊接，对于60mm及100mm厚的钢板焊接即第二转接件102、第六转接件106，采用双丝双弧埋弧焊接工艺，如图4所示，提高生产效率，图4中A为焊丝一，B为焊丝二，C为焊剂管道。

步骤4：卷圆后的钢板焊接完成后构成筒节，该筒节即指第一转接件101、第二转接件102、第三转接件103、第四转接件104、第五转接件105、第六转接件106、第七转接件107，然后进行回圆处理，回圆前，需要清理筒节上的异物，过程中使用弧度样板进行检查，回圆后需要对筒节的圆度、周长、焊缝外观等方面进行检查，符合要求进入下一道工序。

步骤5：在厚度为60mm及100mm的第二转接件102、第六转接件106需要提前将各加筋板（加强环板2及加强筋3）点焊固定，不焊接，环板分片根据定位尺寸焊接，依次拼焊，保证点焊牢固，如图5所示，将装有加强环板2、加强筋3的第二转接件102与第一转接件101、第三转接件103、第四转接件104、第五转接件105首尾拼接并环焊在一起，制成筒节组对一，将装有加强环板2、加强筋3的第六转接件106和第七转接件106首尾拼接并环焊在一起，制成筒节组对二，之后将筒节组对一与筒节组对二拼接环焊在一起，完成环缝的焊接。

步骤6：环缝焊接完成后，开始加筋板的焊接，加筋板采用双面坡口，通过优化焊接参数、改变焊接顺序，采用对焊法或跳焊法控制转接段加强筋3变形，提高焊接效率。

步骤7：所有加筋板焊接完成之后，根据图纸尺寸放样确定连接法兰的具体位置，按照实际法兰尺寸划线开洞，加工坡口，然后进行法兰的组装，由于第六转接件106上的连接法兰有一定的角度要求，如图7所示，可通过设计反变形工装，采用内外交替焊接和分段焊接来控制法兰焊接变形，保证其安装精度，图7中第二转接件102与第六转接件106的右侧矩形为连接法兰。

步骤8：附件组装焊接，按照图纸要求在筒体内划出附件的定位线，将附件点焊定位在相应的定位线的位置，避开筒体的纵缝和环缝；测量各附件定位尺寸，检查附件的角度，附件可以为加强板筋增强筒体的稳定性，确认无误采用气体保护焊或手工电弧焊对附件进行焊接。

步骤9：将步骤1-8制得的筒节组合成的转接段主体1进行清洁、冲砂、油漆；

步骤10：最后将斜撑杆4、横撑杆6、安装到转接段主体1的外壁，然后在斜撑杆4的底端通过法兰组安装有转接段底座5，并且在相邻两个转接段底座5相对的一端通过法兰组安装有连接杆7。

如图1-8所示，制作工艺制作而成的桁架塔转接段，包括有七组筒节组成的转接段主体1，转接段主体1由下而上通过第一转接件101、第二转接件102、第三转接件103、第四转接件104、第五转接件105、第六转接件106与第七转接件107卷圆拼接组成。

如图1-8所示，第二转接件102与第六转接件106的内壁安装有加强环板2，第二转接件102与第六转接件106的内壁还连接有加强筋3，提高第二转接件102与第六转接件106的稳定性，便于后续的焊接。

如图1-8所示，转接段主体1的外壁顶部等距离拆卸安装有三组斜撑杆4，斜撑杆4的底端通过法兰组安装有转接段底座5，转接段底座5相对转接段主体1的一端通过法兰组水平安装有横撑杆6，横撑杆6的另一端通过法兰组安装在转接段主体1的外壁，相邻两个的转接段底座5相对的一端通过法兰组安装有连接杆7，通过设置的斜撑杆4、横撑杆6与连接杆7均是可以进行拆卸安装的，便于拆装、维护及更换，相对于传统焊接的大尺寸结构，具有结构简单、拆装方便、运输便利，运输成本低等优点。

如图1-8所示，转接段底座5的外壁安装有维护平台8，维护平台8的顶部边缘处设置有安全围栏9。

如图1-8所示，三组连接杆7组成三角支撑结构，通过设置的三组连接杆7组成三角支撑结构提高了转接段底座5的稳定性，并且横撑杆6、斜撑杆4及转接段主体1三者之间也形成了三角形结构，进一步加强了转接段主体1的稳定性。

工作原理：首先筒体钢板检查复验后进行下料，厚板采用火焰切割机下料，薄板采用等离子切割机下料，对加筋板进行坡口制作，加筋板包括加强环板2、加强筋3，加强环板2按照图3排版下料；选用尺寸分别为：30mm、60mm、15mm、20mm、25mm、100mm、40mm的钢板进行卷圆，卷圆后将压头割除，并制作好坡口并将卷圆钢板的纵缝进行点焊固定，以依次制作成第一转接件101、第二转接件102、第三转接件103、第四转接件104、第五转接件105、第六转接件106、第七转接件107，此外由图2可知第六转接件106是100mm厚的加强节，由于钢板超厚，卷圆较难控制，实际采购钢板材料时预留500mm压头，便于卷圆控制；在纵缝焊接前需在纵缝两端安装同厚度、同材质、同坡口的引熄弧板，纵缝焊接完成后需使用火焰切割去除引熄弧板，切割时不得损伤母材，切割面打磨光滑平整，钢板纵缝采用埋弧焊焊接，对于60mm及100mm厚的钢板焊接即第二转接件102、第六转接件106，采用双丝双弧埋弧焊接工艺，如图4所示，提高生产效率，图4中A为焊丝一，B为焊丝二，C为焊剂管道；在筒节焊接完成后进行回圆处理，回圆前，需要清理筒节上的异物，过程中使用弧度样板进行检查，回圆后需要对筒节的圆度，周长，焊缝外观等方面进行检查，符合要求进入下一道工序；在厚度为60mm及100mm的第二转接件102、第六转接件106需要提前将各加筋板（加强环板2及加强筋3）点焊固定，不焊接，环板分片根据定位尺寸焊接，依次拼焊，保证点焊牢固，如图5所示，将装有加强环板2、加强筋3的第二转接件102与第一转接件101、第三转接件103、第四转接件104、第五转接件105首尾拼接并环焊在一起，制成筒节组对一，将装有加强环板2、加强筋3的第六转接件106和第七转接件106首尾拼接并环焊在一起，制成筒节组对二，之后将筒节组对一与筒节组对二拼接环焊在一起，分成2段，分别焊接，如图6所示，2段焊完之后，再进行一次组对，完成环缝的焊接；环缝焊接完成后，开始加筋板的焊接，加筋板采用双面坡口，通过优化焊接参数、改变焊接顺序，采用对焊法或跳焊法控制转接段加强筋3变形，提高焊接效率；所有加筋板焊接完成之后，根据图纸尺寸放样确定连接法兰的具体位置，按照实际法兰尺寸划线开洞，加工坡口，然后进行法兰的组装，由于第六转接件106上的连接法兰有一定的角度要求，如图7所示，可通过设计反变形工装，采用内外交替焊接和分段焊接来控制法兰焊接变形，保证其安装精度，图7中第二转接件102与第六转接件106的右侧矩形为连接法兰；附件组装焊接，按照图纸要求在筒体内划出附件的定位线，将附件点焊定位在相应的定位线的位置，避开筒体的纵缝和环缝；测量各附件定位尺寸，检查附件的角度，附件可以为加强板筋增强筒体的稳定性，确认无误采用气体保护焊或手工电弧焊对附件进行焊接；制得的筒节组合成的转接段主体1进行清洁、冲砂、油漆；最后将斜撑杆4、转接段底座5、横撑杆6、连接杆7、维护平台8、安全围栏9按照图纸，进行安装，通过设置的斜撑杆4、横撑杆6与连接杆7均是可以进行拆卸安装的，便于拆装、维护及更换，相对于传统焊接的大尺寸结构，具有结构简单、拆装方便、运输便利，运输成本低等优点，通过设置的三组连接杆7组成三角支撑结构提高了转接段底座5的稳定性，并且横撑杆6、斜撑杆4及转接段主体1三者之间也形成了三角形结构，进一步加强了转接段主体1的稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种桁架塔转接段的制作方法，其特征在于：包括

步骤1：对加筋板进行坡口制作，所述加筋板包括加强环板（2）、加强筋（3）；

步骤2：选用七块钢板进行卷圆，卷圆后将压头割除，并制作好坡口并将卷圆钢板的纵缝进行点焊固定，以依次制作成第一转接件（101）、第二转接件（102）、第三转接件（103）、第四转接件（104）、第五转接件（105）、第六转接件（106）、第七转接件（107）；

步骤3：通过埋弧焊焊接将卷圆后的第一转接件（101）、第三转接件（103）、第四转接件（104）、第五转接件（105）、第七转接件（107）的纵缝焊接，采用双丝双弧埋弧焊接工艺将第二转接件（102）、第六转接件（106）的纵缝焊接，以制成7节筒节；

步骤4：7节筒节制成后，对7节筒节进行回圆处理，并进入检查；

步骤5：在第二转接件（102）、第六转接件（106）的内部分别以拼接的形式放置加强环板（2）、加强筋（3），并通过点焊的形式将加强环板（2）、加强筋（3）固定在第二转接件（102）、第六转接件（106）的内壁上；

步骤6：将装有加强环板（2）、加强筋（3）的第二转接件（102）与第一转接件（101）、第三转接件（103）、第四转接件（104）、第五转接件（105）首尾拼接并环焊在一起，制成筒节组对一，将装有加强环板（2）、加强筋（3）的第六转接件（106）和第七转接件（107）首尾拼接并环焊在一起，制成筒节组对二，之后将筒节组对一和筒节组对二在首尾拼装并环焊在一起；

步骤7：采用对焊法或跳焊法控制加强环板（2）、加强筋（3）变形，并将加强环板（2）、加强筋（3）分别焊接在第二转接件（102）和第七转接件（107）的内壁上，焊接完成之后对第二转接件（102）和第七转接件（107）进行筒节连接法兰的开洞、组对、焊接；

步骤8：按照要求在第一转接件（101）、第二转接件（102）、第三转接件（103）、第四转接件（104）、第五转接件（105）、第六转接件（106）、第七转接件（107）内划出附件的定位线，采用气体保护焊或手工电弧焊对附件进行焊接；

步骤9：将步骤1-8制得的筒节组合成的转接段主体（1）进行清洁、冲砂、油漆；

步骤10：最后将斜撑杆（4）、横撑杆（6）、安装到转接段主体（1）的外壁，然后在斜撑杆（4）的底端通过法兰组安装有转接段底座（5），并且在相邻两个转接段底座（5）相对的一端通过法兰组安装有连接杆（7）；

步骤5中的所述第二转接件（102）与第六转接件（106）的内壁安装有加强环板（2），所述第二转接件（102）与第六转接件（106）的内壁还连接有加强筋（3）。

2.根据权利要求1所述的一种桁架塔转接段的制作方法，其特征在于：所述制作方法制作而成的桁架塔转接段，包括有七组筒节组成的转接段主体（1），所述转接段主体（1）由下而上通过第一转接件（101）、第二转接件（102）、第三转接件（103）、第四转接件（104）、第五转接件（105）、第六转接件（106）与第七转接件（107）卷圆拼接组成。

3.根据权利要求2所述的一种桁架塔转接段的制作方法，其特征在于：所述转接段主体（1）的外壁顶部等距离拆卸安装有三组斜撑杆（4），所述斜撑杆（4）的底端通过法兰组安装有转接段底座（5），所述转接段底座（5）相对转接段主体（1）的一端通过法兰组水平安装有横撑杆（6），所述横撑杆（6）的另一端通过法兰组安装在转接段主体（1）的外壁，相邻两个的所述转接段底座（5）相对的一端通过法兰组安装有连接杆（7）。

4.根据权利要求3所述的一种桁架塔转接段的制作方法，其特征在于：所述转接段底座（5）的外壁安装有维护平台（8），所述维护平台（8）的顶部边缘处设置有安全围栏（9）。

5.根据权利要求2所述的一种桁架塔转接段的制作方法，其特征在于：三组所述连接杆（7）组成三角支撑结构。

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