卷板机在风电行业的研究与应用

1、卷板机在风电行业的研究与应用泰安华鲁锻压机床有限公司摘要：根据风电塔筒特殊工艺要求，通过针对性的技术研发，优化创新了卷板机的技术方案和典型结构，满足该行业对设备的精度、效率、安全要求，该产品的推广取得显著的社会效益和经济效益。关键词：卷板机；风电；塔筒；应用1引言发展风电对于改善能源结构、保护生态环境、保障能源安全和实现经济的可持续发展有着极其重要的意义。经过几十年的发展，风力发电技术已经成熟，近年来，我国风电装机规模迅速扩大，2019年16月，全国新增风电装机容量909万kW,其中海上风电40万kW,累计并网装机容量达到1.93亿kW,风电行业兴起推动了风电装备的发展。塔筒是风电设备重要基础

2、承力部件（图1）,加工制造难度系数极大。该件为圆形，需要用卷板机卷制完成，单台风机需要筒体大于30节，因此卷板机卷制工作量大，提高卷制效率对风电设备制造进度和降低成本意义重大。图1风电塔筒快速发展风电卷板机是国内市场的急需，塔筒制造要求一次卷制成形，国内卷板机产品基本不能满足塔筒的卷制要求为此，华鲁锻压公司成立设计研发团队，从2010年开始，跟踪行业需求，借鉴国外先进技术进行再创新，开发出拥有自主知识产权的系列化多规格风电卷板机，先后开发出了WS11K系列卷制板厚100220多规格风电专用卷板机，如图2所示，通过验收测试，产品各性能满足设计及风电客户要求，并顺利交付给风电企业。图2风电专用卷板

3、机2风电塔筒技术参数及精度要求2.1 塔筒技术参数（表1）表1塔筒技术参数村庙低小金结内剂.机明勃小大J745MPn板?/nun展大支桂/mm4000-12(X)0最大根宽/mm3500性件最大度nm10次。筒体M大乘陆立17502.2 塔筒精度要求（表2）表2塔筒精度要求阿儿样板阿度允许mm1时义刖隙mm0-2飘岸鞋错边证允许mm断面错UM允许En0-L53风电卷板机的技术研究及创新针对风电行业对卷板机的需求，通过吸收国外先进技术，对国内卷板机技术进行研发与创新。国内常规卷板机无法有效满足风电行业需求，其主要原因如图3所示杵泡在极H精度进率安配无法涡足风电行业.需求图3普通卷板机应用于风电行

4、业的现状3.1 主传动动力不足普通卷板机卷制完成时间一般是按35次压下卷制（单个工件1h左右），风电塔筒卷制要求1次压下卷制完成（单个工件15min左右），因此风电塔筒要求卷制效率高，普通卷板机的主传动无法提供动力，根本无法一次完成卷制成形，如图4所示图4卷板机工作辐驱动装置改进措施：主传动功率加大。通过设计计算，卷制180mm厚，3m宽的风电卷板机需要功率300kW,而普通卷板机主传动功率是150kW,可见要满足要求，主传动扭矩成倍加大，才能满足上料后一次性卷制筒体的要求。3.2 大筒径带来的筒体下陷风电塔筒卷板机的塔筒直径在8m以上，自身重量达30多t,在卷制时会出现不同的下陷，成形困难；

5、卷制过程中需要行车等吊具辅助，辅助时间长；存在人身设备安全隐患。改进措施：设置上支撑和侧支撑解决筒体下陷问题。上支撑安装在卷板机的上工作辗的上端，上支撑活动支架可根据需要上下移动托住筒体上端，避免自重及变形下陷；侧支撑安装在机器的前后两侧，可上下摆动，工作时托住筒体下端，筒体保持较好的圆度。如图5所示。图5卷板机上、侧支撑装置3.3 筒体错边问题在卷制过程中，筒体合口存在着不同程度的径向和轴向的错位（图6）。而传统的解决方法是用辅助工具或焊接工艺块，强行人工操作双向合口，对于厚度100mm以上的钢板过程相当困难，劳动强度很大。图6筒体卷制中错边示意图改进措施：设置纠偏装置。纠偏装置安装在侧支撑

6、上，可夹住工件，在上支7所示。撑和侧支撑的配合作用下，对齐工件两端接口实现纠偏。如图图7塔筒体强制纠偏装置3.4 筒体需要焊接问题在卷制成形后需要在合缝处焊接，普通卷板机一般将工件移出或人工进入筒体内点焊，从而造成辅助时间增加、操作者劳动强度增加、安全隐患增加、焊接质量不稳定等。改进措施：设置焊接机械手。焊接机械手安装在一侧机架上，由伺服电机驱动前进后退或摆动，在卷制完成后对合缝处进行焊接。如图8所示。3.5 板材长度大、卷制上料困难板材长达20000mm30000mm，板材吊装运输不方便，辅助对料时间长，安全性差。改进措施：送料辗道及对中装置。送料辗道有多组对接长度到30m,对中装置布置在送

7、料辗道两侧。可实现机动送料和对中，保障了工作安全可靠，减少了辅助时间。如图9所示图8机械手焊接装置图9对中送料辐道3.6 改进风电卷板机数控系统控制系统采用人机界面，动态监控各种动作，通过PLC和各种传感器使位10所示。置精度、同步精度更加精确，移动更加快速。如图4小结工匕4盘计算工七参收，*串统臬*位K明飙主虹遵意即*漕机*1嫉噫厘下*a-星也平gwcijek图10控制系统操作界面通过创新，风电卷板机已经是一个具有综合性能的装备，卷制工艺上的改变，使风电卷板机结构具备六大特点：卷板机主传动功率是普通卷板机的两倍以上，能满足上料后一次性卷制筒体；在卷板机上端设置上支撑和侧支撑，支撑大筒径卷制时

8、不下陷，确保筒体的圆度；设置纠偏装置，在上支撑和下支撑的配合下方便于对料合口；设置自动机械手点焊；设置送料辗道及对中装置；电器和液压系统控制精确快速。通过针对性的技术研发，风电卷板机完全满足用户的精度、效率、安全要求，该产品的推广取得显著的社会效益和经济效益。该产品结构合理、性能优良、技术方案成熟，卷制的塔筒工件质量好，精度高，安全高效，性价比高，解决了行业用户的生产难题，提高了产品质量和生产进度，得到了用户认可，实现了卷板机的升级换代，为国民经济建设做出了突出贡献，用户基本是风电行业中规模较大的知名企业。5风电卷板机的发展方向(1)大型化。在我国风力发电技术已很成熟，而大型(大于10MW)的风电技术正在研发中，随着技术的进步发展，风电设备塔筒也会加大，对风电卷板机的需求向大型化方向发展。图11风电塔筒成形过程(2)成套化。风电塔筒成形过程如图11所示。目前的成形过程由单机单工序独立完成，生产效率低。对现有设备结构性能及接口进行优化，逐步实现各机自动协调工作，自动化操作。风电专用卷板机控制及结构应该向风电塔筒生产线形式发展