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風(fēng)電機(jī)組高強(qiáng)螺栓安裝標(biāo)準(zhǔn)要求

更新時間:2022-05-06      瀏覽次數(shù):9505

風(fēng)電機(jī)組高強(qiáng)螺栓安裝標(biāo)準(zhǔn)要求


風(fēng)電機(jī)組上的螺栓規(guī)格和數(shù)量眾多,螺紋規(guī)格M30以上的高強(qiáng)螺栓,是風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)、塔筒、機(jī)艙、輪轂、葉片之間連接的關(guān)鍵部件,螺栓緊固后預(yù)緊力值的大小及預(yù)緊力的分散度,直接影響到整臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全。目前國內(nèi)尚未有一本全面、的高強(qiáng)螺栓規(guī)范,與高強(qiáng)螺栓相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范出自于不同部門,有的出版年代較遠(yuǎn),有些數(shù)據(jù)指標(biāo)不一致。本文綜合高強(qiáng)螺栓的相關(guān)規(guī)范,對高強(qiáng)螺栓的試驗(yàn)檢測項(xiàng)目、安裝要求、質(zhì)量檢驗(yàn)進(jìn)行了梳理。同時結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)列出螺栓現(xiàn)場檢驗(yàn)經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題,分析原因并給出了應(yīng)對措施。

風(fēng)電機(jī)組高強(qiáng)螺栓連接形式與規(guī)格數(shù)量    

風(fēng)電機(jī)組高強(qiáng)螺栓連接形式與規(guī)格數(shù)量高強(qiáng)螺栓連接有以下三種形式:(1)高強(qiáng)螺栓(釘)連接:由一個螺栓和一個平墊圈組成;(2)高強(qiáng)螺栓副連接:由一個大六角螺栓、一個螺母、兩個平墊圈組成;(3)高強(qiáng)螺柱連接:由一個螺柱、一個螺母、一個平墊圈組成。高強(qiáng)螺柱又叫雙頭螺栓或雙頭螺柱。

不同風(fēng)電機(jī)組廠家甚至同一廠家不同風(fēng)電場高強(qiáng)螺栓的數(shù)量、規(guī)格及扭矩值各不相同,安裝時應(yīng)以作業(yè)指導(dǎo)書為準(zhǔn)。

高強(qiáng)螺紋緊固件緊固工具有手動力矩扳手、電動力矩扳手(俗稱快槍)、液壓力矩扳手、液壓拉伸器等。每臺設(shè)備的修正系數(shù)各不相同,必須經(jīng)過校驗(yàn)合格后對照參數(shù)表使用。

高強(qiáng)螺紋連接副的抽檢數(shù)量及試驗(yàn)項(xiàng)目

一、抽檢數(shù)量的相關(guān)規(guī)定

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》GB/T 1231-2009檢驗(yàn)規(guī)則中5.1規(guī)定“同批高強(qiáng)度螺栓連接副最大數(shù)量為3000套。"根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》JGJ82-2011條文說明中7.2.2規(guī)定“高強(qiáng)度螺栓連接副進(jìn)場驗(yàn)收屬于復(fù)驗(yàn),其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定出廠檢驗(yàn)最大批量不超過3000套;作為復(fù)驗(yàn)的最大批量不宜超過2個出廠檢驗(yàn)批,且不宜超過6000套。"有一點(diǎn)需要注意,該規(guī)范與GB/T1231-2009中螺栓試驗(yàn)參數(shù)僅適用于M12-M30,且不適用于雙頭螺柱。

根據(jù)《風(fēng)電機(jī)組塔架用高強(qiáng)度螺栓連接副》NB/T31082-2016檢驗(yàn)規(guī)則中6.7規(guī)定“抽檢以螺栓連接副批次為單位,同批螺栓連接副最大數(shù)量為5000套。"該規(guī)范中螺栓試驗(yàn)參數(shù)規(guī)格為M36-M64。

綜上所述,建議螺紋規(guī)格M36及以上的高強(qiáng)螺栓進(jìn)場后每批次抽檢不超過5000套;螺紋規(guī)格M36以下的每批次抽檢不超過6000套。


二、抽檢試驗(yàn)項(xiàng)目的規(guī)范要求

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求,高強(qiáng)螺栓抽檢試驗(yàn)一般包括以下項(xiàng)目:螺栓楔負(fù)載試驗(yàn)、螺母保證荷載試驗(yàn)、螺母硬度試驗(yàn)、墊圈硬度試驗(yàn)、螺栓連接副扭矩系數(shù)試驗(yàn),上述試驗(yàn)抽檢數(shù)量均為8件。螺紋脫碳試驗(yàn)試件數(shù)量為3件。螺栓送檢時應(yīng)附制造廠的質(zhì)量檢驗(yàn)出廠報告,報告中應(yīng)包括批號、規(guī)格、數(shù)量、材料、爐號、化學(xué)成分、試件拉力試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)物機(jī)械性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)、連接副扭矩系數(shù)測試數(shù)據(jù)等內(nèi)容。需要注意的是潤滑劑應(yīng)隨螺栓一起送試驗(yàn)室,并嚴(yán)格按照安裝指導(dǎo)手冊要求進(jìn)行涂敷。某風(fēng)電場高強(qiáng)螺栓送檢時,未告知試驗(yàn)人員在墊片與螺母、螺栓頭接觸面涂敷潤滑劑,致使扭矩系數(shù)超出規(guī)范規(guī)定的平均值0.110~0.150范圍。重新送檢并按照安裝指導(dǎo)手冊要求涂敷潤滑劑后檢測合格?!讹L(fēng)力發(fā)電機(jī)組高強(qiáng)螺紋連接副安裝技術(shù)要求》GB/T33628-2017(2017年5月12日發(fā)布,2017年12月1日實(shí)施)指出,抗咬合劑推薦使用二硫化鉬含量大于30%的潤滑劑。螺栓外螺紋潤滑劑涂敷厚度約為螺紋深度的1/2,螺母及墊片接觸面上的潤滑劑涂敷厚度約為0.1mm。JGJ 82-2011中6.1.5規(guī)定“高強(qiáng)度螺栓連接副的保管時間不應(yīng)超過6個月。當(dāng)保管時間超過6個月后使用時,必須按要求重新進(jìn)行扭矩系數(shù)或緊固軸力試驗(yàn),檢驗(yàn)合格后方可使用。"因此到場的高強(qiáng)螺栓應(yīng)及時按批次和數(shù)量要求送檢,安裝使用不宜超過出廠時間6個月。

高強(qiáng)螺紋連接副安裝指導(dǎo)要求

風(fēng)電機(jī)組內(nèi)高強(qiáng)螺紋連接副安裝程序各個風(fēng)電機(jī)組廠家會有所不同,某風(fēng)電機(jī)組廠家螺栓安裝指導(dǎo)程序如下:

首先用電動扭矩扳手1000N.m完成初擰,再按扭矩設(shè)計值75%米字形對稱分區(qū)復(fù)擰,最后終擰至扭矩設(shè)計值。GB/T33628-2017中規(guī)定三次施擰扭矩值分別為10%扭矩值、50%扭矩值、100%扭矩值。一般情況下企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高于國家標(biāo)準(zhǔn),建議按風(fēng)電機(jī)組廠家指導(dǎo)手冊執(zhí)行。

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》GB50205-2001中規(guī)定,高強(qiáng)度螺栓終擰后螺栓絲扣應(yīng)外露2~3扣,其中允許有10%的螺栓絲扣外露1扣或者4扣。

高強(qiáng)螺紋連接副施工質(zhì)量檢驗(yàn)

根據(jù)JGJ82-2011第6.5.1款,高強(qiáng)螺栓緊固質(zhì)量檢查方法如下:(1)用小錘(約0.3kg)敲擊螺母對高強(qiáng)螺栓進(jìn)行普查,不得漏擰。(2)終擰扭矩應(yīng)按節(jié)點(diǎn)數(shù)抽查10%,且不應(yīng)少于10個節(jié)點(diǎn);對每個被抽查節(jié)點(diǎn)應(yīng)按螺栓數(shù)量抽查10%,且不應(yīng)少于2個螺栓。(3)檢查時在螺桿端面和螺母上畫一直線,然后將螺母擰松約600;再用扭矩扳手重新擰緊,使兩線重合,測得此時的扭矩應(yīng)在0.9Tch~1.1Tch范圍內(nèi)。(4)如發(fā)現(xiàn)有不符合規(guī)定的,應(yīng)再擴(kuò)大1倍檢查,如仍有不合格者則整個節(jié)點(diǎn)的高強(qiáng)度螺栓重新施擰。(5)扭矩檢查宜在螺栓終擰1h以后、24h之前完成,檢查用的扭矩扳手其相對誤差應(yīng)為±3%。需要注意的是:GB50205-2001第6.3.2款規(guī)定應(yīng)在1h后、48h內(nèi)進(jìn)行終擰力矩檢查;GB/T33628-2017第8.1.1款規(guī)定應(yīng)在4h~24h內(nèi)進(jìn)行復(fù)檢。三個規(guī)范在復(fù)檢時間上有所不同。隨著工程技術(shù)的科技進(jìn)步,建議按最新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

監(jiān)理單位對機(jī)艙與輪轂連接處高強(qiáng)螺栓在復(fù)擰后抽檢10%,終擰后抽檢20%;其他部位隨機(jī)抽檢數(shù)量在10%以上。抽檢時用不同于施工單位劃線顏色的記號筆在螺栓上做防松標(biāo)識。劃線要求從螺桿尾部、螺絲、螺母、墊圈一直到法蘭面劃一條不間斷的直線,特別是在螺母、墊圈交接轉(zhuǎn)角位置需注意劃線的連續(xù)性。驗(yàn)收完成后監(jiān)理人員在塔筒上寫下名字和驗(yàn)收日期。螺栓緊固、驗(yàn)收的劃線情況是創(chuàng)優(yōu)檢查的重要一項(xiàng),整齊規(guī)范的劃線可作為創(chuàng)優(yōu)的一個亮點(diǎn)。

塔筒法蘭部位螺栓應(yīng)在安裝300h后對防松標(biāo)識進(jìn)行全數(shù)檢查,機(jī)組運(yùn)行500h后應(yīng)對機(jī)組高強(qiáng)螺栓(釘)進(jìn)行全數(shù)檢驗(yàn)。在風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行期間運(yùn)營單位應(yīng)對螺栓進(jìn)行定期巡檢,巡檢周期及檢驗(yàn)內(nèi)容見GB/T33628-2017規(guī)范要求。運(yùn)行兩年以上的機(jī)組高強(qiáng)螺栓年檢抽樣率不應(yīng)低于10%。

螺栓現(xiàn)場檢驗(yàn)易出現(xiàn)的質(zhì)量問題

一、螺栓銹蝕現(xiàn)象

    幾乎每個海上風(fēng)電場設(shè)備到場檢驗(yàn),均能發(fā)現(xiàn)有部分螺栓生銹的現(xiàn)象。大部分是由于管理不到位造成的,如螺栓到貨清點(diǎn)后沒有包裝好,海上運(yùn)輸風(fēng)浪較大時海水濺在螺栓上,導(dǎo)致發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。葉片上的高強(qiáng)螺柱是隨著葉片一起到現(xiàn)場的,絲扣部位涂敷二硫化鉬有一定的防腐蝕作用,但不能*避免銹蝕。某風(fēng)電場葉片到貨驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)部分螺栓有生銹現(xiàn)象,分析原因可能是螺栓的防腐處理不到位(見圖1)。某風(fēng)電場底塔安裝后因故長時間放置,塔筒上部蓋有鐵質(zhì)防雨罩子,但除濕機(jī)供電時斷時續(xù),致使塔筒內(nèi)高強(qiáng)螺栓受鹽霧腐蝕嚴(yán)重(見圖2)。對于高強(qiáng)螺栓銹蝕的問題采取更換手段是最佳解決方案。

二、螺栓連軸轉(zhuǎn)現(xiàn)象

    高強(qiáng)螺栓扭矩抽檢發(fā)現(xiàn)部分螺栓在液壓站加載時螺母與螺栓一起轉(zhuǎn)動。拆卸螺栓重新涂敷潤滑劑后,連軸轉(zhuǎn)現(xiàn)象消失(見圖3)??茖W(xué)研究表明二硫化鉬在潮濕空氣中室溫即發(fā)現(xiàn)有氧化現(xiàn)象,但很微弱;在濕度與酸值都很高時,氧化才變得明顯。經(jīng)分析發(fā)生該問題的螺栓采用噴霧式二硫化鉬噴涂不均勻,噴涂后等待時間較長,海上空氣濕度大使二硫化鉬的潤滑效果降低。另一種情況是上下墊圈與螺栓頭、螺母觸面或螺紋上未涂敷潤滑劑,扭矩系數(shù)增大致使螺栓連軸轉(zhuǎn)。因此按要求涂敷潤滑劑后應(yīng)及時進(jìn)行吊裝作業(yè)。

三、墊圈、螺母放置方向不對

    風(fēng)電機(jī)組塔架螺栓連接副采用的墊圈、螺母為A型,即單面為平面無圓倒角,另一面有標(biāo)志和圓倒角(見圖4)。墊圈設(shè)置內(nèi)倒角是為了與螺栓頭下的過渡圓弧相配合,安裝時墊圈倒角一側(cè)必須朝向螺栓頭,否則螺栓頭不能很好與墊圈密貼,影響螺栓的受力性能。對于螺母一側(cè)墊圈,因倒角側(cè)的表面平整、光滑,擰緊時扭矩系數(shù)較小且離散率也較小,所以墊圈有倒角一側(cè)應(yīng)朝向螺母。安裝技術(shù)交底時可歸納為一句話:螺母和墊圈放置時有標(biāo)志的一面朝向外側(cè)。

在安裝過程中有的螺母或墊圈放置方向錯誤,必須根據(jù)要求予以糾正。

四、墊圈、套筒漏放或規(guī)格錯用

    部分施工人員責(zé)任心不強(qiáng),存在漏放或錯用墊圈、套筒現(xiàn)象(見圖5)。在螺栓安裝質(zhì)量檢驗(yàn)時會發(fā)現(xiàn)個別螺栓外露長度明顯與眾不同,顯得有些突兀,仔細(xì)檢查有可能是法蘭下方漏放或者錯用墊圈、套筒(見圖6)。風(fēng)電機(jī)組高強(qiáng)螺栓連接副有M30、M36、M42、M48幾種規(guī)格,雖然規(guī)格、長度有差別,但工人責(zé)任心不強(qiáng)易發(fā)生混用現(xiàn)象,小直徑螺栓穿入大孔徑螺孔內(nèi)。這種螺栓混用情況非常危險,易造成規(guī)格較小螺栓最先斷裂影響到風(fēng)電機(jī)組安全,必須進(jìn)行更換。

五、扭矩值達(dá)不到設(shè)計要求

    在高強(qiáng)螺栓扭矩驗(yàn)收時經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)螺母松動偏離劃線較多,表明扭矩值達(dá)不到設(shè)計要求。造成這種情況的原因有多種,如扭矩值設(shè)置錯誤、加壓至預(yù)設(shè)值保載時間太短、終擰幾天以后進(jìn)行驗(yàn)收、終擰時漏擰等。但有幾種情況應(yīng)引起重視,一種情況是液壓泵在長時間工作后,由于液壓油油溫升高等原因,加壓達(dá)到預(yù)設(shè)值的時間增長,同時預(yù)設(shè)扭矩值有減小的情況,若操作人員不注意會造成實(shí)際扭矩變小。另一種情況是在低溫0℃以下應(yīng)注意更換低溫液壓油,以保證扭矩值與顯示值的一致性。此外使用不合格的液壓油管,油管接頭部位貼合不緊密,也可能造成壓力值上不去。建議當(dāng)液壓泵工作一段時間后要檢查預(yù)設(shè)值是否變動,最好暫停一會,施工人員也可以得到休息和調(diào)整。

六、扭矩值超過設(shè)計要求

    施工人員為了防止驗(yàn)收時扭矩值達(dá)不到設(shè)計值返工重新施擰,在終擰時有意調(diào)高預(yù)設(shè)值。螺栓扭矩值是經(jīng)過科學(xué)計算的,不得擅自增加,防止出現(xiàn)過載造成螺栓斷裂或絲扣滑絲。為此螺栓安裝質(zhì)量檢驗(yàn)時應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)GJ82-2011規(guī)范要求,首先進(jìn)行規(guī)范劃線,然后將螺母擰松約600;再用扭矩扳手重新擰緊使兩線重合,測得此時的扭矩應(yīng)在0.9Tch~1.1Tch范圍內(nèi)則為合格。若檢查時使用設(shè)計扭矩值不能拆卸,必須加大扭矩值才能擰松螺母,則存在故意加大終擰扭矩值的可能性,由風(fēng)電機(jī)組設(shè)備廠家評估確定是否需要更換全部的螺栓。

    在進(jìn)行技術(shù)交底時必須對工人講清楚超過設(shè)計扭矩值的危害性,杜絕此類事件的發(fā)生。

七、螺桿露絲長度不對

    機(jī)艙與頂塔法蘭連接螺栓是雙頭螺柱,螺柱上部擰入機(jī)艙法蘭內(nèi)。某風(fēng)電機(jī)組廠家要求螺母緊固后螺桿距法蘭外露長度為(57±2)mm(見圖7)。在實(shí)際施工中部分螺桿外露長度不符合設(shè)計要求,施工人員為了省時省力,使用管鉗夾住螺桿進(jìn)行調(diào)整,造成絲扣嚴(yán)重受損,后期維護(hù)拆卸時螺母無法旋出(見圖8)。此類施工行為必須在技術(shù)交底時加以強(qiáng)調(diào),驗(yàn)收時加強(qiáng)檢查。螺紋受損的高強(qiáng)螺柱應(yīng)予以更換。

    正確的調(diào)整方法是使用兩個螺母和扳手進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整方法如下:將兩個螺母旋至螺桿中部,若螺栓過長則用扳手夾住外側(cè)的螺母向內(nèi)側(cè)施擰;若螺栓過短則用扳手夾住內(nèi)側(cè)的螺母向外側(cè)施擰,調(diào)整螺桿長度至設(shè)計值。

八、螺栓斷裂

    大六角螺栓斷裂部位一般發(fā)生在螺桿與螺栓頭交接的地方。某風(fēng)電場因聽從錯誤的安裝指導(dǎo),墊圈未涂敷潤滑劑,扭矩系數(shù)變大會使螺栓實(shí)際扭矩值達(dá)不到設(shè)計值。經(jīng)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備廠家研究決定拆除螺栓重新涂敷潤滑劑。在螺栓拆卸再次安裝過程中發(fā)現(xiàn)有一條高強(qiáng)螺栓斷裂,斷裂面存在生銹的夾層,夾層面積大約為螺桿截面積的1/3,應(yīng)該是在出廠時已存在質(zhì)量缺陷(見圖9)。高強(qiáng)螺栓在出廠時有全數(shù)探傷檢查環(huán)節(jié),該問題的發(fā)生說明螺栓生產(chǎn)廠家質(zhì)量檢查存在把關(guān)不嚴(yán)的現(xiàn)象,應(yīng)引起高度重視,嚴(yán)把檢驗(yàn)關(guān)。

    需要注意的是GB/T33628-2017中規(guī)定:同一部件使用的螺紋連接副應(yīng)為同一廠家、同一批次的產(chǎn)品。高強(qiáng)螺栓、螺母、墊圈安裝后拆卸下的,基于扭矩法安裝的對預(yù)緊力精度有嚴(yán)格要求的不得再次使用。

九、螺栓穿不進(jìn)去

    某風(fēng)電場進(jìn)行第一節(jié)塔筒吊裝,在緊固部分螺栓后發(fā)現(xiàn)剩下部分的螺栓無法穿入,經(jīng)現(xiàn)場測量上下法蘭孔位錯位達(dá)20mm,法蘭間隙最大達(dá)到3mm(見圖10)。后來拆除該塔筒更換另一節(jié)塔筒可正常組裝說明鋼管樁樁頂法蘭不存在問題,對該塔筒底法蘭的圓度、螺孔間距等指標(biāo)進(jìn)行檢查,偏差值滿足規(guī)范要求。初步分析可能是塔筒吊裝未使用定位銷定位,塔筒吊具傾斜或者兩個吊具的吊點(diǎn)未在過圓心的直線上,致使塔筒底法蘭一側(cè)先著陸,上下法蘭螺孔有些許錯位,工人急于穿入螺栓、快槍打力矩,螺栓安裝逐步向另一側(cè)推進(jìn),待法蘭另一側(cè)著陸吊重*釋放后螺孔錯位偏差逐漸累積變大,以至于螺栓無法穿入。

    通過該事件反映出塔筒、機(jī)艙、葉片吊裝必須設(shè)置3個以上的定位銷,以保證定位準(zhǔn)確快速,同時可使機(jī)艙、葉片上已安裝螺桿的螺紋不受或少受損傷。更換定位銷時應(yīng)使用專用螺母、套筒扳手去除雙頭螺柱;就位完成后拆除定位銷安裝雙頭螺柱。注意擰進(jìn)機(jī)艙或葉片的螺柱部分應(yīng)使用螺紋緊固劑(緊固劑的類型應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、螺栓是否經(jīng)常拆卸選用)。高強(qiáng)螺栓穿入后應(yīng)嚴(yán)格按照安裝指導(dǎo)手冊要求分區(qū)、分級對稱緊固,不得省去復(fù)擰工序直接終擰。同時嚴(yán)把法蘭出廠檢驗(yàn)關(guān),法蘭圓度、不平整度、孔間距不符合規(guī)范要求的嚴(yán)禁使用。另外采用,其生產(chǎn)質(zhì)量相對而言更有保證。

結(jié)語

    風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中,有50%以上的運(yùn)行故障是由高強(qiáng)螺栓的松動和斷裂等螺栓失效原因引起的。避免螺栓失效的方法主要有兩種,一是要在設(shè)計時選擇合適的螺栓,并確保螺栓的質(zhì)量符合要求。二是螺栓安裝后要得到正確的預(yù)緊力,確保螺栓的預(yù)緊力與設(shè)計值相符,每條螺栓受力均勻。追本溯源,確保高強(qiáng)螺栓安裝質(zhì)量的根本在于安裝施工人員。提高安裝工人的責(zé)任心,使其嚴(yán)格照章辦事,是各級管理人員矢志追求的目標(biāo)。


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