摘要：在风电塔筒制造过程中，随着主机厂家对风机安全性的提升以及对施工工艺的不断优化，传统的基础环连接方式已逐步被预应力锚栓连接方式淘汰，预应力锚栓连接方式的使用，也将T型连接法兰引入到塔筒生产，导致在法兰平面度检测方式上，新增了对T型连接法兰平面度和内倾度检测。但不同主机厂家对T型连接法兰平面度和内倾度检测分析上存在不同说法，有些检测方式和数据分析不能准确反映T型法兰平面状态，增大了生产成本，提高了生产难度，以下对风电塔筒T型法兰平面度检测进行分析和简述

关键词：L型法兰、T型法兰、平面度、内倾度、检测

1、法兰平面度和内倾度的重要性

近年来，随着“碳达峰，碳中和”目标的制定和提出，国家持续推进产业结构和能源结构调整，大力发展可再生能源，加快规划建设大型风电、光伏基地项目，不同风力发电主机厂家也陆续推出“超高柔性塔”，塔筒高度由原先的75米增加至140米，锻造法兰作为分段塔筒之间的重要连接构件，长期在高空各种恶劣天气环境和复杂风力交变载荷下承受拉伸、弯曲和剪切等作用力，因此其生产和安装质量直接关系到整台风力发电机组的安全运行。其中，法兰与筒体焊接完成后的平面度和内倾度是塔筒生产过程中的一项重要的几何指标，安装法兰的平面度和内倾度直接关系到分段塔筒连接的结合程度，为此塔筒厂也通过优化施工工艺，来控制法兰焊接后的平面度和内倾度。

2、T型法兰的运用

目前风电塔筒与基础的连接方式主要有基础环连接和预应力锚栓连接两种，基础环连接形式主要通过土建预埋基础环，吊装时将底段塔筒下法兰与预埋基础环上法兰进行连接，由于基础环上法兰采用的是L型法兰，为此整套塔筒制作均采用L型法兰；预应力锚栓连接形式主要通过土建预埋锚栓和锚板，机位预留出连接锚栓，底段塔筒直接和预留锚栓进行连接，为了达到更好的连接效果，底法兰端面需要扩大与锚板的接触面积，为此底法兰设计成为T型，采用两圈（内圈和外圈）锚栓进行加固，随之塔筒制作也就采用了L型和T型两种不同法兰。基础环连接在行业初期的基础施工中处于垄断地位，技术相对成熟，但基础环与顶面混凝土的防水密封以及下法兰附近的应力集中问题是该结构形式的薄弱环节，而预应力锚栓连接方式的塔筒基础受力特性明确，吸能性能更好，加工周期短，而且成本较基础环连接略有降低，所以在近几年得到大力推广和应用，有后来者居上的趋势[1]。

3、T型法兰检测现状

在对常规L型法兰进行法兰平面度检测时，通常使用激光测平仪先对法兰端面外圈边缘三点确定一个基准平面，然后根据不同主机厂家对法兰平面度检测点位密度的要求，分别在L型法兰的内圈和外圈等分取若干个测量点位，依次对等分的内圈和外圈点位进行检测，通常将内圈测量数据记录为A圈，外圈测量数据记录为B圈，测量完成后将测平仪数据进行处理，设置在最佳平面基础上，将最低点置为零，其偏差值都为正，然后以外圈为基准时最佳平面平移到最下面时的最大值即为L型法兰平面度（即此时B圈数值的最大值），同时B-A值为正时，说明该点位法兰为内倾，B-A值为负数时，说明该点位法兰为外翻，一般情况下各主机厂家均不允许法兰出现外翻。常规L型法兰的平面度以及内倾和外翻检测方式，各主机厂家基本无大的差异，且该检测和数据分析方式能够准确的反映出法兰的平面度和各个点位的内倾度。

但在对T型法兰进行平面度和内倾度检测时，由于各主机厂家对T型法兰的平面度和内倾度标准要求不同，有些主机厂家认为底法兰上承载整个塔筒以及主机叶片的载荷，加上T型法兰为锻造法兰，自身存在一定的塑性，要求T型法兰确保平面度即可，不做内倾和外翻的要求，满足现场安装即可；有些厂家也将T型法兰的平面度和内倾度要求同L型法兰保持统一，但是在定义T型法兰的平面度和内倾度时，各主机厂对T型法兰平面度和内倾度的定义和检测数据分析存在差异，部分检测方式和数据分析方式存在偏激，不能正确反映法兰的真实平面状态，无形之中增加了项目管理成本。

4、T型法兰平面度

L型法兰平面度检测方法中，由于L型法兰脖颈位于法兰外边缘，与筒体进行焊接后，法兰外边缘为主要受力部位，在进行安装时，需优先保证主要受力部位的有效结合，因此测量L型法兰平面度时，优先选取法兰外圈三个点位作为基准，建立基准面，测量所得的最大值作为该法兰的平面度，加上L型法兰不允许出现外翻，控制了平面的变化趋势，因此以外圈最大值作为该法兰的平面度能够符合规范以及安装要求。但是T型法兰脖颈位于法兰端面中央，安装过程中应该优先保证T型法兰端面中间位置的结合，通常以中心三点确定基准平面，分别测量外、中内三圈，测得的最大值为3圈数据最大值，即最高点的测量值与基准平面的距离，而常规的内外倾要求难以同时控制两侧的法兰锥度走向，此时再通过最大值表征平面度就不够准确。所以对于T型法兰应该考虑法兰的整体平面度，在确定了基准面后，分别测量外、中、内三圈的数据，以测量所得数据的最高和最低点差值，即峰-峰值作为T型法兰的整体平面度，同时结合测平仪生成的三维走向图作为参考，能够较为准确体现测量T型法兰平面的状态。

5、T型法兰内倾和外翻

常规的L型法兰在法兰内倾度要求方面，各主机厂家技术规范均要求法兰在焊接完成后允许出现0-2mm范围内的内倾，但不允许法兰出现外翻。这是由于当法兰存在一定范围的内倾时，在两片法兰连接过程中，法兰外圈优先接触，也是整个法兰的主要受力点，对接完成后高强螺栓连接部位会存在一定的间隙，会使高强螺栓锁紧后承受沿螺栓轴心线方向的反向作用力，有利于两个法兰面预紧贴合。但是如果法兰出现外翻现象，那么法兰内圈贴合后，塔筒的部分载荷会分散到高强连接螺栓上，在高强连接螺栓上一直施加一个复杂且随着风机运行不断发生变化的力，会造成高强螺栓疲劳和断裂的风险。

T型法兰由于主要受理点位于法兰端面中间，最理想的连接方式就要求内缘内倾，外缘外翻，但是这种理想状态在生产过程中基本无法实现，若要达到该效果，只能在法兰制作时候提前加工预留量，在增加成本的同时，由于法兰与筒体焊接变形的不确定性，也不能保证法兰焊接完成后达到“内缘内倾，外缘外翻”的效果。如果需要得到T型法兰的内倾和外翻，可以用中心圈数值分别减内圈和外圈数值，所得差值的绝对值最大值即为T型法兰的内倾度。也有部分观点认为，T型法兰也可以采用最外圈减去最内圈的数值作为法兰内倾度，但是由于T型法兰的结构设计，实现该效果可能反而会造成大量的火焰校正，增加工作量的同时，对安装现场的实际影响不大。

综上介绍和分析，在进行T型法兰平面度检测时，采用以中间圈为基准面，分别测量外圈、中圈和内圈三圈数据，三圈峰-峰值作为T型法兰整体平面度。以中心圈数据分别减去内圈和外圈数据所得差值的绝对值最大值作为T型法兰的内倾度进行数据分析的方式是相对较为合理的，部分技术规范中也对T型法兰的平面度和内倾度分析按照该思路进行明确要求，当技术规范没有明确要求时，为体现T型法兰端面最真实的数据，建议采取该数据分析方式，通过生产实践，该种方式能够一定程度减少法兰火焰校正和确保现场的顺利安装。