探索输电铁塔加工的发展趋势

探索输电铁塔加工的发展趋势

郑直浩

广东省电力线路器材厂有限公司  广东广州   510450

摘要：本文对输电铁塔发展前景、制造加工企业现状等论述和分析，剖析存在问题，从而提出了铁塔制造技术的发展趋势和重点方向，将数字化、信息化、智能化、低碳化等融合于生产加工过程中，实现人、机、物互联互通，高效协助，从“制造”向“智造”转变，为铁塔企业转型升级提供参考。

关键词：输电铁塔  智能  生产  升级

　　1引言

当前，我国经济坚持稳中求进的发展基调，供给侧结构性改革稳步推进，高质量发展成为经济发展的基本特征和根本要求，能源绿色低碳发展已是大势所趋，从电网领域来看，南方电网将一步加快推进构建新型电力系统，启动新一轮农村电网提升工程，电网建设势头强劲；国家电网特高压将进入高压直流线路核准招标的开工高峰期，4条特直工程，多个特交变电站今年开工。从能源领域来看，新能源新基建新产生迎来重大发展机遇，特别是风电、光伏发电将成为电源增量的主体，氢能、储能将迎来高速发展期。总体来看，2023年及今后一段时期，输电铁塔的发展仍然处于大有作为的重要战略机遇期，因此，探讨改进输电铁塔的生产是有需求的。

2 铁塔加工企业现状

    目前，国内上规模的铁塔制造企业有近300家，部分企业应用了ERP系统进行采购、生产和销售管理，大都还停留在分散的人工传递各种信息阶段，管理效率不高。近年来，虽然铁塔加工设备自动化程度不断高，出现角钢生产流水线、等离子复合机、筋板数控流水线等数控设备，但部分工序如制弯、坡口、焊接等工序自动化程度不高，整体加工效率低。

2.1设备自动化程度低

    铁塔制造工艺由下料、制孔、打钢印、切角、制弯、焊接、组装、镀锌、包装等多道工序组成。其中下料、制孔和打钢印等工序由于采用角钢生产流水线、等离子复合机、筋板数控流水线等数控设备，自动化和集成度较高，其他工序还处于半自动或手工加工，生产效率低，且质量不稳定，受人员因素影响大。

    2.2生产模式落后

    目前虽然部分铁塔制造企业引入ERP生产管理系统，实现了生产任务下达、材料领用、加工进度和结算统计等工作数据共享。但大部分数据来源于人工录入，录入有滞后现象，车间加工、信息传递、生产操作过程管理、检验管理主要以纸质文件为载体。数据收集时率低，受人员操作影响大，无法为生产决策提供及时可靠信息。

    2.3 环保、节能效率不高

    输电线路铁塔防腐方式主要为热浸镀锌，热浸镀锌是铁塔制造的重要工序，也是铁塔制造企业一个重要的利润来源。镀锌工艺过程中产生酸雾、锌烟以及废酸对环境和人体有不利的影响。随着国家对环境保护法规的完善，加上人民群众环境保护意识的逐步提高，铁塔制造企业面临较大的环保压力。

    3 铁塔制造技术的发展趋势

3.1 自动化设备的研发

    国内铁塔制造设备自动化水平与国外发达国家还有一定的差距。日本已拥有先进的钢管塔加工专用自动化工装设备、在线检验设备等，实现了产品的自动化生产和检测。我国则仅在制孔、打钢印等部分工序实现自动化生产，总体自动化程度不高。铁塔加工设备研发将向自动化、集成化发展方向，最大可能减少人工操作和流水线长度。自动上下料装置、钢管塔生产流水线、焊接机器人、埋弧合缝焊机、钢板加工复合机等设备的研发和应用是目前铁塔设备研发的重要方向。

    3.2 智能制造技术应用

    3.2.1 数字化制造，生产状态和进度实时监控

    数字化制造，通过生产组织模式、管理模式、过程数据采集、过程质量控制的数字化及数控设备网络化，构建数字化制造系统，该系统以解决单件小批定制生产模式为应用对象。

在生产组织模式上，充分考虑多品种批量订单生产类型企业的特点，构建由数控设备、自动输送机构组成的柔性生产单元，通过柔性单元内部和单元之间的柔性，解决数字化制造过程的柔性问题；

    在生产管理模式上，结合精益生产管理模式，实现生产过程中的信息协同，提升和优化车间管理方式和管理效率；

    在过程数据采集上，通过光电传感器件的使用，实现过程数据的实时采集和传输；

    在质量控制上，通过数字化监测设备和单元，实现质量控制的自动化和数字化，保障制造过程的质量要求。

    3.2.2 智能化物流，生产物流的精细智能管理

    由数字化立体仓库、AGV 小车、数字化分拣装置、二维条码标示及识别和智能物流管理系统组成，负责数字化车间各环节所需物料的配送和调度。在物流组织模式上，考虑配送的柔性，配送设备采用AGV 小车方式；物流引导通过二维条码方式实现，通过标示和识别，准确、实时采集物流配送数据。

    生产车间在空间和设备布局方面，需按照以下原则：

    ①符合工艺流程，满足制造资源（包括人、机具和物料）在空间上紧密结合、时间上适当连接的需要；

　　②减少物料搬运工作量，减少自制零件和外购件的损坏，减少在制品库存量或库存时间；

　　③物流线路的规划，应以能降低物流过程中运输成本并能适当灵活地改变路径，加快生产流程为原则。

    3.3 BIM技术应用研究

　　BIM是以三维数字技术为基础，集成建设工程项目各种相关信息的工程数据模型，同时又是一种应用于工程决策、设计、建造、管理的数字化技术。

　　铁塔生产以工程为单位，研究基于BIM技术理念工程管理信息协同数据平台，构建信息共享平台整合了生产决策、材料采购、设计（放样）、生产、试组装、售后等多个阶段的信息，实现了工程生产管理系统规划、三维设计、生产协同管理、虚拟组装、售后反馈的全寿命周期工程管理和信息共享。如材料情况、图纸情况、生产情况、工地安装反馈情况等实现平台共享。可有效提高工程铁塔生产管理效率，符合信息化背景下生产精益化管理要求。

　　3.4 新材料、环保节能工艺研究

　　铁塔用钢向高强度、大型化方向发展。在输电铁塔中使用高强度、大规格钢材，可以有效减轻塔重，提高铁塔结构可靠度。近年来，特大规格角钢、Q420、Q460级直缝焊管、锻造法兰、10.9级高强螺栓等铁塔新材料在今后一段时期仍将有很大应用空间。同时新型杆塔材料向轻型、环保方向发展，在输电线路中使用耐候钢、球墨铸铁等新型杆塔材料不仅可以克服现有普通碳钢镀锌污染、后期维护成本高等问题，还具有加工效率高、运输安装方便，维护成本低等优点，是后期杆塔材料的发展方向。面对出现越来越多的新型材料，研究相应的配套工艺，提高加工效率和质量是铁塔企业需要解决的问题。

　　铁塔热防腐技术向无害化、节能化发展。现行铁塔镀锌工艺能耗高、易造成污染，开展新型节能环保镀锌工艺研究，改进原有防腐技术需求迫切。重点研究方向是，开发镀锌工艺环节中的无烟助镀技术、酸雾吸收技术、锌锅加热和保温技术、无铬钝化工艺、废酸回收利用技术，开展热喷涂防腐实用化技术研究。

3.5推广应用钢管塔是电网发展的必然选择

受线路走廊的限制，建设高电压、同塔多回路线路，提高电网输送能力，符合建设环境友好型社会的需要，具有明显的优势。但同时线路负荷和机械荷载将随之提高，大荷载线路将逐步增加，对线路安全性、可靠性和经济性的要求也越来越高。与角钢塔相比，钢管塔具有构件风压小、刚度大、结构简洁、传力清晰等优点，能充分发挥材料的承载性能。在大荷载铁塔中应用钢管塔可有效减小耗钢量及基础作用力，塔重比常规角钢塔减少约10%-20%，具有很好的资源节约、环境友好作用，技术经济优势明显。

4 总结

　　铁塔制造行业属于而传统装备制造业，属于劳动密集型生产行业，目前自动化生产水平较低低，生产效率远低于汽车等自动化生产行业。随着人力成本不断提高，倒逼企业转型升级。数字化、信息化、智能制造和绿色环保加工技术符合“中国制造2025”国家战略，是铁塔制造技术的发展方向。但由于我国铁塔种类、规格多，制造起步较晚、技术基础薄弱，许多关键问题仍需要广大技术人员努力解决。

　　参考文献：

　　[1]王喜文. 中国制造2025 解读［M］． 北京：机械工业出版社，2015。

　　[2]叶德声. “中国制造2025”与输电铁塔加工企业的创新发展  江苏大学出版社 2017