文 :朱哲吉林龙源风力发电有限公司 刘文博吉林龙源风力发电有限公司
刘洋吉林大唐瑞风新能源有限公司
摘要:高强度螺栓在风电机组中应用广泛,随着风电的发展,对高强度螺栓的安全可靠性提出了越来越高的要求。在风电迅猛发展的今天,总结现有高强度螺栓检修的缺点,提出更符合现场实际的高强度螺栓检修工艺势在必行。在电力新能源中,风电是发展速度最快的,而并网型风电机组(以下简称: 风电机组)正是风电生产的主体设备。随着新机组的不断投运,旧机组的不断老化,检修质量逐渐提上日程。本文针对投运中风电机组,所使用的高强度螺栓检修存在的问题进行阐述,以期为风电机组高强度螺栓的预防性检修过渡为状态检修提供参考。
1. 现阶段风电机组高强度螺栓的预防性检修
1.1风电机组使用的高强度螺栓强度等级及位置
风电机组所使用的高强度螺栓一般为8.8、10.9 和12.9 等三种强度等级螺栓,例如:发电机与编码器连接处、电机变桨控制类型的机组滑环与齿轮箱连接处,一般使用8.8级高强度螺栓;叶片与轮毂连接处、轮毂与主轴连接处、塔筒与塔筒连接处,一般使用的是10.9 级高强度螺栓;主轴与压缩环等部件连接处一般使用12.9 级高强度螺栓。
1.2现阶段风电机组高强度螺栓预防性检修存在的问题
1.2.1高强度螺栓校验时间跟随定期维护周期。目前风电机组的定期维护项目中一般都包含了高强度螺栓的校验,那么高强度螺栓就会存在过维护与欠维护状态。高强度螺栓的过维护与欠维护状态都会是风电机组安全运行的隐患,高强度螺栓的过维护将会导致金属疲劳,影响螺栓的使用寿命,产生断裂、塑性变形、失效等后果;欠维护将会导致连接副摩擦力降低,产生预紧力减弱进而松动的后果。
1.2.2高强度螺栓校验工具使用不规范。在定期维护检修单中未规定高强度螺栓的校验工具使用方法、方式,例如:何处应使用手动力矩扳手校验、何处应使用手动力矩扳手配合力矩放大器校验、何处应使用液压力矩扳手校验,造成检修人员无序作业;有些力矩扳手在使用前不校验或使用不合格的力矩扳手等,都会导致检修工艺和检修质量的不确定性。
1.2.3检修人员的因素。高强度螺栓的校验过程中,检修人员的责任心、技术能力、更甚至是体力,都是校验质量的决定因素。在现场的实际检修工作中,曾经发生过检修人员擅自降低螺栓校验力矩,造成螺栓维护不到位的情况。
2.风电机组高强度螺栓紧固的基本概念
2.1紧固过程中各量的变化在紧固的过程中,总体的情况是:螺栓受拉力作用,连接件受压力作用;但在紧固的整个过程中,受力的大小是不同的(见图1),大体上分为以下几个阶段:
2.1.1 在开始紧固时,由于螺栓未与连接件靠坐,故压紧力F 为零;但由于存在摩擦力,故扭矩T 保持在一个较小的数值。
2.1.2 当螺栓未与连接件靠坐后(Z点),真正的紧固才开始,压紧力F 和扭矩T 随转角A 的增加而迅速上升。
2.1.3 达到屈服点后,螺栓开始塑性变形,转角增加较大而压紧力和扭矩却增加较小,甚至不变。
2.1.4 如若再继续紧固,力矩T和压紧力F 下降,直至螺栓断裂。
2.2摩擦与力矩对压紧力的影响
从图2 种可见,同一力矩值T,由于摩擦系数μ 值的不同,压紧力F 可能相差很大。所以, 摩擦系数μ 对压紧力F 的影响是非常大的。这里的摩擦系数主要是指螺纹接触面、螺栓与被连接件支撑面之间的摩擦系数。