风电塔筒：支撑风机的重要构件，作用、材料与成本解析

编辑丨风电头条团队

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塔架是风力发电机组的重要组成部分。它不仅支撑整个机舱和叶片达到最佳迎风高度，还能抵抗机组的摆动和振动，满足整体安全运行要求。随着风力涡轮机尺寸和高度的增加，塔架的重要性变得越来越明显。

定义

风电塔筒是指风力发电机组与基础环之间的连接构件。它通常是由钢材料制成的圆柱形结构。其成本约占陆上风电建设成本的10%左右，占海上风电建设成本的5%左右。

（资料图：TSP泰盛风能）

塔架的尺寸和高度根据风机的装机容量和设计要求确定。一般来说，塔架高度越高，风能利用率越高。

该塔主要有以下三大功能：

塔体材质

制造风塔常用的材料包括钢板、混凝土和复合材料。一般采用钢材作为主要材料，因为钢材具有良好的强度和耐腐蚀性，能够承受风力发电机的重量和外部环境的影响。

钢板是风塔最常用的材料之一。它具有优良的物理和化学性能，可制成不同形状的构件。在制造过程中，钢板会经过成型、焊接、切割等工序，最终组装成风塔骨架。广泛使用的钢板有Q345B、Q235B、304L、316L等，其中Q345B钢板具有较好的耐久性和力学性能。

混凝土是风塔建造的另一种常用材料。其生产过程主要包括混凝土原料的配制、搅拌和浇筑。混凝土可根据需要制成不同强度和形状的构件，并具有良好的耐火、抗风、抗震性能。但具体制作过程复杂，需要大量的时间、人力、物力。

复合材料是近年来风塔生产中采用的新材料。其主要成分包括树脂、玻璃纤维、碳纤维等，因其具有重量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好等优点，在节能环保方面具有巨大的前景。但由于复合材料制造工艺复杂、生产成本相对较高，目前应用还处于实验阶段。

塔的基本结构

1、塔壳：塔壳是指整个塔的外壳，通常由钢板或混凝土制成。钢壳通常采用焊接或螺栓连接，而混凝土壳则需要浇注。具有良好的强度和刚度，能承受风、雪、地震等载荷。

2、内衬：内衬是指塔内与空气接触面积最大的表面覆盖层。其主要作用是保护塔体本身免受腐蚀和磨损。常见的内衬材料有玻璃纤维、聚酯纤维等。

3、连接件：连接塔筒各节段的部件，保证塔筒的稳定性和完整性。

4、内部构件：包括梯子、平台、电缆支架等，用于维护人员攀爬、设备安装等。

5、防腐涂层：为了保护塔体免受腐蚀，通常在塔体外部涂上防腐涂层，以增加塔体的使用寿命。

塔的分类

根据结构形式和所用材料的不同，风电塔筒一般分为全钢塔筒、混凝土-钢混合塔筒（混合塔筒）、桁架式塔筒。

全钢结构塔又称柔性塔。是目前高塔的主要解决方案。整个结构分为4-6段，方便运输和安装。由于整体钢结构重量较轻，可以适应大多数场地的运输要求。在大风季节，摆动更加剧烈，可能与风轮产生共振，从而缩短风塔的寿命，增加发生事故的风险。柔性塔的供应也容易受到钢材价格的影响，整体价格较高。

部分混凝土和部分钢结构的塔称为混合塔。钢筋混凝土塔的主要优点是可以现场施工，降低了运输成本和塔的整体成本。混凝土部分采用预制模板一次性成型，施工周期较长，安装成本较高。较高，混凝土与钢结构搭接处易形成吸收应力的薄弱点。如果混凝土部分不涂漆，整体造型不会像柔性塔那么美观，而且使用期限到期后拆除回收也会出现问题。

桁架式塔扇结构的底部以桁架为基础。结构刚度高，承载能力高，可有效避免共振。比传统钢塔轻20%左右，有效减少运输体积和重量。有一些在海上和陆地上。作为试点，目前市场份额还比较小。

塔体生产流程

1.毛坯冲裁

数控切割下料：原材料钢板进厂均经过检验，材料经过复检。最后到达下料车间，下料正式开始。为了减少焊接产生的变形，钢板会被切割成几十段，分别焊接后再组装。塔筒钢板切割采用数控火焰切割机，严格控制零件尺寸。数控切割机切割完成后，质检员会对每个零件进行检查，并填写工序交接卡。

（资料图：天顺风能集团）

坡口：用半自动切割机对钢板进行坡口，并将坡口上的氧化铁和氧化渣打磨掉，为下一步焊接做准备。在进入下一道工序之前，每块钢板上都会写上零件编号、控制轴等，以便于识别。

2.擀成圆形

使用上辊卷板机对切割后的钢板进行卷制。滚压前根据图纸制作内圆弧面样板，以便滚压过程中进行比较。在纵向接缝处进行底部焊接，以防止滚动变形。盘管完成后，质检人员会对盘管的质量进行检查。只有通过标准才能进入下一道工序。

3、纵缝焊接

卷好的钢板将进行第一次焊接，即纵缝焊接。纵缝焊前，需清除坡口处的氧化铁、飞溅物等，加装起弧板，烘烤焊剂，以提高焊接质量。由于纵缝焊接会造成筒体截面收缩变形，其椭圆度达不到设计要求。此时需要进行舍入，使误差在允许的范围内。

4. 配对

在最终焊接之前，首先需要将筒段与法兰组装，以及将筒段与筒段组装。

圆筒段与法兰之间的装配：法兰通常用于管端之间的连接。法兰与筒体的焊接必须在筒体组装前进行焊接，所有法兰均用工艺螺栓紧固。

缸段之间的装配：缸段与缸段之间的装配在装配小车上进行，两缸段需要在自然状态下闭合。

5、环缝焊

筒体部分组装完毕后，下一步是进行环缝焊接。环缝焊采用埋弧自动焊，采用双面焊。首先焊接内壁坡口，然后清理外壁，露出焊缝坡口金属，最后焊接外壁。焊接时需要用到的一个重要设备是焊接滚轮架。将筒体段放置在焊接滚轮架上，通过控制滚轮旋转筒体段来焊接内外壁。通过多道环缝焊接，将管段一一连接。

6、塔体防腐

为了保证塔的使用寿命达到规定的期限，需要对塔进行防腐处理，这个过程也是非常重要的。首先，对焊接好的塔进行喷砂除锈。然后将被转移到防腐车间进行喷漆。由于喷砂除锈后的表面必须尽快进行喷漆，喷漆工人将在4小时内完成底漆喷涂工作。涂装完成后，塔体表面不得被雨、雪打湿或曝晒。塔将存放在室内直至底漆凝固。

7、内部附件的安装

风电塔筒内部一般有平台、扶手、灯具等内部配件。风电塔筒完工前的最后一步是安装内部配件。

8、成品运输及安装

完成后的风电塔筒可装入包装布运输至安装现场。一路运输后，成套风电塔筒抵达施工现场，立即进行吊装安装。

（资料图：四款游戏装备）

塔式安装

塔可根据不同情况分段运输，但考虑到也是大件运输，很容易被划伤和碰撞损坏外部漆面，所以对路面平面的要求比较高。

塔内部根据使用需要设计了电气柜平台、高强螺栓安装平台、照明系统、防雷系统、爬梯或电梯、电力电缆支架、通信电缆固定支架等内部附件。法兰用于连接各塔段。塔内敷设的动力控制柜、电缆及结构附件需在吊装前安装于塔内。

（资料图：四款游戏装备）

吊装步骤主要包括：

①安装吊具，检查基础环水平误差，清理基础环上下法兰面及螺孔；

②将下塔与基础环连接的螺栓、螺母、垫圈放入基础环内；

③润滑所有螺栓的螺纹；

④主吊、副吊就位；

⑤主副吊同时起升。塔离开地面后，主吊继续起升，副吊调整塔底与地面的距离；

⑥用电动扳手拧紧螺栓，拆下吊具；

⑦拧紧塔筒与基础环连接的螺栓；

⑧连接地线；

⑨塔内照明布线。测量的接地电阻值应符合相应的技术要求。

铁塔防腐

塔腐蚀因素

1、风电塔筒长期受到紫外线、雨雪、强风沙、昼夜温差等各种恶劣自然环境的腐蚀。

2、原施工时，风电塔筒表面未处理，或涂漆前表面处理不彻底，造成涂层松动、脱落，使污垢和潮湿空气渗入基材，引起风停电 塔腐蚀。

3、涂装施工工艺控制不好，造成漆膜厚度不均匀，底漆膜面积大，防腐效果减弱。

4、涂层使用寿命超过极限，导致旧涂层粉化、剥落、起泡、疏松等，导致风电塔筒腐蚀。

防腐处理

1、使用合格的防腐涂料

充分考虑自然环境的影响，选用国际先进的综合性能优良的防腐涂料产品，可根据不同环境下腐蚀情况的有效实验数据进行设计，延长风力发电设施的使用寿命，降低风力发电设施的使用寿命。维护费用。成本。

2、提供理想的防腐操作环境

防腐过程中，设计制作合适的风电塔筒旋转工装，并通过螺栓将筒体两端与工装连接，使筒体表面不与支撑点直接接触，避免二次损坏在气缸喷砂和喷漆期间。对于污染造成的修复，桶体不断旋转喷涂，使涂层更加均匀，使工人操作更方便，更容易形成稳定的喷涂工艺，保证喷涂质量的稳定，缩短修复时间。防腐工艺，提高效率，保证防腐质量的有效性。

3、采用适当的防腐技术和施工工艺

首先，对局部生锈部位的表面进行处理。可以采用喷涂的方法去除风电塔筒的氧化锈层和旧涂层。与传统的手工打磨方法相比，喷涂方法可以更彻底地去除氧化锈层。甚至产生麻点钢板的深层锈迹和旧涂层。将处理好的零件边缘用动力砂轮打磨，形成渐变过渡层，这样涂漆后就会有光滑平整的表面。

其次，按照原配方案用手或滚筒施涂底漆，以达到规定的漆膜厚度，且不污染边缘原有涂层，有效控制底漆的消耗量。

最后，为保证涂层能达到原配套施工漆膜厚度，可采用刷涂或喷涂的方式进行中涂施工。此时应注意对边缘区域进行保护和遮挡，以有效控制消耗，保证外观效果。

塔清洗

风电场的风塔一般位于偏远山区或海上。他们常年经历风吹日晒、雨雪、盐碱侵蚀等恶劣的自然环境。它们还受到恶劣自然环境的影响，例如陆地上的沙尘暴或海上高盐雾的腐蚀。许多风力发电塔的表面都会出现裂缝。油漆剥落甚至生锈。另外，风机内部齿轮箱和发电机组加注润滑油产生的油污，会从发电机房与塔筒之间的缝隙渗出，造成风机塔筒外壁污染。因此，塔的清洗除锈难度很大。分钟很重要。

风电塔筒清洗防腐时，常采用手动喷淋清洗机清洗，然后用抛丸机打磨除锈，最后人工喷漆。整个过程是通过人工、高空吊篮和大型高空作业车来实现的。存在劳动强度大、安全系数低、施工周期长、维护成本高等一系列问题。

自动塔筒清洗机器人专门针对风电塔筒等曲率半径较小的柱状钢结构的防腐、除锈和清洗而开发。它通过远程控制操作完成清洁作业，无需人工高空作业，提高清洁效率和安全性。清洁机器人具备高压清洗和低压泡沫喷射清洗剂功能，可远程切换。还可以配备摄像装置，实时检测清洁效果。

使用各种清洁工具，如刷子、刮刀、磨石、高压水枪等，对塔体表面进行刮洗，去除油污。该方法操作简单，成本低廉，但可能会对塔体表面造成损坏。

使用特定的清洁剂与油污发生化学反应，将其去除。此方法有效且不损伤基材，但需要选择合适的清洗剂并严格控制使用条件。

代表企业

大金重工

大金重工株式会社（以下简称：大金重工）是一家在新能源领域开展业务的全球上市公司。致力于为客户提供有竞争力、安全可靠的产品，同时也提供系统化的行业相关服务运营。解决方案，总部位于中国北京。公司主要产品有：全系列海上风电/陆地风电塔筒、转换段、基础段、大型管桩、深海导管架、浮动基础、海上升压站等产品。

大金重工于2000年成立于辽宁阜新，2010年在深交所主板上市，是国内风电塔筒行业首家上市公司。经过20年精耕细作的行业发展，大金重工已牢牢成为全球风电设备制造行业的先锋。 Echelon是一家风电及海工设备制造企业，在中国向欧洲出口海塔（14.7MW级），从亚洲向欧洲出口超大型单桩（14.7MW级）。

天顺风能

天顺风能于2005年在苏州成立，2010年在深交所上市，并保持快速增长。近10年，其营收和利润增长10倍以上，年均复合增长率超过30%； 2021年，其营收已突破80亿元。净利润达到13.1亿，已成长为全球最大的领先风塔及叶片设备制造公司之一。新能源开发业务快速增长。目前拥有新能源装备制造和零碳产业开发两大主营业务。双轮驱动，实现稳定增长。公司连续12年跻身“全球新能源企业500强”，跻身“江苏省民营制造业100强”。

泰盛风能

上海泰盛风能设备有限公司总部位于上海，是中国风电设备制造行业历史最悠久的企业之一。是风机整机制造商维斯塔斯、国内风机整机企业金风科技5A级中国合格供应商。级供应商。 2010年，公司在深圳证券交易所创业板成功上市。经过多年的努力，泰盛风能已发展成为具有全球影响力的生产规模化、产品系列化、服务一体化的海上、陆上风电装备和高端海洋工程装备专业制造商。连续多年位列全球新能源企业500强。

公司是国家高新技术企业，是最新版国家标准《风电机组塔架》修订起草牵头组织单位。其产品技术先进、品质优良，多次填补国内陆上、海上风电设备行业空白。泰盛风能在全国拥有华东、华北、西北、东北、华南五个战略区域，十多个生产基地，并在德国法兰克福设有海外办事处。公司海上、陆地风电塔筒、混合塔筒及混合塔筒换乘段、海上升压站、导管架、管桩等产品远销全球40多个国家和地区。

海利风电

江苏海利风电设备科技有限公司（以下简称“海利”）作为海利风电集团的母公司，位于江苏省。海利自2009年成立以来，深耕海上风电零部件制造领域近15年。 2021年在深交所成功上市，在风电行业占据领先地位。作为较早的高新技术创新企业和国家试点企业，海力业务范围广泛，核心业务专注于风电设备零部件的制造、销售和服务。

海力的产品线涵盖塔筒、单桩、导管架、升压站、浮动风机基础、过渡段和笼架等。为满足客户需求，海力在江苏省、山东省等地区设有10多家工厂。目前，海立年产能已达100万吨，计划到2025年增至150万吨。海立的制造能力覆盖最大外径15米的零部件，充分利用港口资源，实现全球化产品分销。

天能重工

青岛天能重工股份有限公司是中国领先的风力发电机塔（塔）设备制造商和供应商。专业从事兆瓦级风力发电机塔架及相关产品的制造和销售。跻身塔架制造行业顶尖制造商行列。最前沿。

公司主要产品为陆上风电塔筒、海上风电机组基础管桩及塔架。自推出以来，产品已成功转型升级，从陆上到海上，正在江苏响水、广东汕尾、大连等地建设海上施工项目。装备生产基地加快实现公司“两海”（海上风电和海外市场）发展战略。逐步向新能源上游产业延伸，在山东、江苏、陕西等地投资、开发、建设和运营风电场、光伏等新能源项目。

资料来源综合采集自：百度文库、防腐涂料视界、中冶十九、千耀科技、时光飞逝以及各公司官网

会议通知

国能网络·2024第九届行业年会

——2024年第三届储能产业大会（CEIF3rd）

10月14-16日，北京

同期活动：2024年储能品牌名单发布（ESBL3rd）

会议主题：新品质的传承与分享

主办单位：国能能源研究院 光伏头条 储能头条 氢能交换 充换电头条

会议活动：

时间地点：北京2024年10月16日

参会对象：行业主管部门、中央国有电力/能源集团、行业组织、科研院所、金融机构、规划设计院、产业链装备制造、工程建设、运维服务、经销商、电站开发商等新电力企业能源全产业链相关负责人、专家、管理者、代表等

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