浅谈风电塔筒自动化焊接生产线的设计

王玉琴

（甘肃建投装备制造有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 实施场地物流传输介绍

本文采用先进的物流式塔筒焊接生产线并辅以各类物流输送机构，与自动化焊接装备整体融和为极具“安全、高效、经济”的现代化风电塔筒预制生产线。在本文中，将讲述风电塔筒焊接生产线的工作原理、结构性能、使用特点等具体信息，每个区域根据安全生产要求安置安全通道、现场工具存放等辅助区域。

1.1 钢板准备工区进行切割、卷圆、单节组焊工作

此区域布置原材料存放区、火焰数控切割系统；板材卷圆工区；单节筒体组对自动化焊接工区；单节筒体与法兰组对自动化焊接工区；半成品检验区、半成品存料、物流输送系统和成品堆放区等工区。物流图如图1。

1.2 筒体接长工区进行多节筒体组对和焊接工作

此区域内布置多节筒体组对自动化焊接工区；半成品检验返修区、半成品存料、物流输送系统和成品堆放区等工区，各个工位之间的物流采用输送线、输送台车、行车等进行协调。

1.3 喷砂喷漆工区进行多节筒体的喷砂喷漆工作

在此区域内分别布置3条已加长塔筒喷砂喷漆生产线、物流输送系统和成品堆放区等工区。各个工位之间的物流采用输送线、输送台车、行车等进行协调。

图1

2 塔筒焊接工艺及设备配置分析

塔筒的焊接采用CO2气体保护焊工艺和埋弧自动焊焊接，焊接工艺过程：第一阶段，进行筒体内侧焊接；第二阶段，在筒体外侧焊接，先焊纵焊缝，后焊内环焊缝，再焊外环焊缝。

2.1 数控切割机下料工区

（1）设备名称/型号。

设备名称：数控火焰切割机。

设备型号：CNC.8M.P。

（2）数控火焰切割机整机性能特点。

①机架为龙门式框架结构，经消除应力处理，稳定可靠；②纵横向驱动采用日本松下高精度伺服电机；③高精密的齿轮齿条传动为工件精度提供可靠的保证；④割炬升降机构为一体化滚珠直线导轨机构；⑤高质量的气源输送装置，调节装置和回火装置。

2.2 CNC控制系统

海宝MICRO EDGEⅡ运动控制器，该数控系统是美国Hypertherm Automation公司基于windows-XP控制界面和Intel Celeron 2.4G处理器，专为金属切割行业特别设计。

2.3 自动编程软件fast cam软件

Fast cam NC零件自动编程是专业版本的钢板切割软件，其软件包括所有钢板的加工过程。包括从工程制图、工程图输入、文件的优化编辑、切割路径自动设计，自动生成NC加工零件程序，可实现批量加工零件的生成，满足自动加工的需要。

2.4 伺服驱动器，伺服电机及编码器

采用原装进口日本松下全数字式MDD+MDM中惯量系列伺服驱动及伺服电机。具有速度、位置及转矩等多种控制方式；可自动增益调节，电子齿轮任意分频；具有直观的数字显示和功能显示，多种保护方式，反应快灵敏度高。

2.5 电器控制系统

充分考虑CNC部分温度的散热效果，增加控制箱密封和除尘装置；更改机床控制面板,提升机床控制的稳定性和可靠性；增加有效的接地装置，减少电磁干扰对系统的影响。

3 单节筒体内外纵缝焊接区

（1）LH5040内外纵缝焊接操作3套；

（2）Lincoln DC1000/成都振中焊接电源系统3套；

（3）HGK20可调式焊接滚轮架（被动丝杆可调）4套；

（4）HGK20法兰焊接滚轮架（可手动倾斜角度0～30度）2套。

3.1 LH5040移动回转式内外纵缝焊接操作（筒节内外直缝焊接）

该操作机采用尾重载荷型，矩形导轨形式，压紧滚轮偏心可调节，每个转动点有润滑装置，前端设有操作座椅，方便操作，主要进行塔筒纵环缝的自动焊接，该机还设有安全保护装置，采用棘爪装置防止链条突然断裂和其他突发事故发生时期保护作用。该操作机还配置了焊剂回收输送装置，并且根据用户需要配置单弧单丝国产的焊机，以提高焊接效率减轻操作工劳动强度。

3.2 HGK20可调式焊接滚轮架（被动丝杆可调）

该滚轮架主要用于纵逢的焊接，由于风力塔的塔筒为锥形结构，因此，我们的被动轮采用丝杠顶升可调节中心距，这样可以根据筒节的斜度调整到焊缝处于水平位置，方便焊接。

3.3 HGKF20法兰焊接滚轮架

该滚轮架主要用于基础段法兰的焊接，被动轮采用丝杠可调节中心距，可以根据筒节的斜度调整到焊缝处于水品位置，方便焊接。整个基座可以有0～30度的液压调整定位，用于基础段法兰的焊接。

4 多节筒体组对焊接区

所需设备：（1）LH5060内外环缝焊接操作机3套； （2）LH5040外环缝焊接操作机3套；（3）Lincoln DC1000/成都振中焊接电源系统6套；（4）ZHGK40组对滚轮架6套； （5）HGK80行走焊接滚轮架24套。

4.1 LH5060移动式内环缝焊接操作机(多节筒体内外环缝焊接)

该操作机采用矩形导轨形式尾重载荷型，压紧滚轮偏心可调节，每个转动点有润滑装置，设有安全保护装置，采用棘爪装置防止链条突然断裂和其他突发事故发生时期保护作用。

4.2 ZHGK40组对滚轮架

该设备由2台从动可液压升降滚轮架、底座及液压泵站及控制系统组成。两台滚轮座底座放置在导轨上、各自靠双向液压缸调节滚轮座的中心距，从而使工件可以做上下左右前后的移动，便于工件的组对。该设备上的滚轮均为无钢轮支撑形式，为全优质聚氨酯轮支撑，不脱胶使用寿命长，并设有远控操作盒。

4.3 HGK80行走焊接滚轮架（电动行走）

该滚轮架的结构主要包括一台主动和一台从动滚轮架、行走底座及控制系统等，主要是和组对滚轮架匹配使用。该设备上的滚轮均为无钢轮支撑形式，为全优质胶轮支撑。减速器为本公司设计定制的齿轮减速器，传动效率高质量稳定。接线采用地插座形式，方便工位转移。

5 塔筒喷沙喷漆区

所需设备：（1）HGK100电动行走喷砂滚轮架3套； （2）HGK80电动行走喷漆滚轮架6套。

5.1 HGK100行走喷沙滚轮架

该设备在喷砂时使用四个进口聚氨酯材料的聚氨酯滚轮支撑，可以调节滚轮座的中心距，便于喷砂。由于整个喷漆喷砂及组装线的长度较长，我们采用在线的地插座形式，在移动式滚轮架移动到另一工位时，只需将快速插头插上就近的插座即可使用，避免了由于滚轮架行走长度太长造成走线困难的问题。电器箱采用双层形式，避免喷沙造成对电器元器件的损害。

5.2 80吨电动行走式喷漆滚轮架

由于整个喷漆线的长度较长，我们采用在线的地插座形式，在移动时滚轮架移动到另一工位时，只需将快速插头插上就进的插座即可使用，避免了由于滚轮架行走长度太长造成供电困难的问题。电器箱采用双层形式，避免喷漆造成对电器元器件的损害。在喷砂时，使用假法兰放置在我们定制的带槽钢轮中应用。

6 结语

目前，风电塔筒行业正处于发展阶段，国内外目前使用的装备成套性不完整，单位面积产量还有待提高。该生产线具有工厂劳动强度低、行车占用少、占地面积小，单位面积产量高等特点，实际可操作性强。