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分析風(fēng)電整機(jī)倒塌與螺栓質(zhì)量有關(guān)

2012-05-07 來(lái)源:材料力學(xué)學(xué)者 付建國(guó) 瀏覽數(shù):1739

  風(fēng)電技術(shù)資料先是從國(guó)外買來(lái)的,風(fēng)電也是國(guó)外設(shè)計(jì)的,再經(jīng)國(guó)內(nèi)人士研發(fā)成中型、大型,如3兆瓦到6兆瓦。近三年倒塌的風(fēng)電基本上是1兆瓦~1.5兆瓦,恰恰是從國(guó)外買來(lái)的圖紙和先進(jìn)的技術(shù)資料(包括安裝緊固等等方面多屬于技術(shù)方面的資料)。從風(fēng)電整機(jī)倒塌十幾臺(tái),說(shuō)明和緊固連接的高強(qiáng)度10.9級(jí)螺栓的質(zhì)量有直接關(guān)系。在安裝時(shí)根據(jù)德國(guó)DASt-Richtlinie021技術(shù)要求緊固,螺栓發(fā)生屈服拉長(zhǎng),甚至扭斷,還有螺牙變形滑絲。在安裝中不可能停下來(lái),怎么辦?就放低預(yù)緊力,放低扭矩系數(shù)值,不按風(fēng)電技術(shù)要求緊固。根據(jù)風(fēng)電資料安裝緊固高強(qiáng)度 10.9級(jí)螺栓小于M39規(guī)格型號(hào)是歐標(biāo)EN14399-4,大于M36規(guī)格型號(hào)是德標(biāo)DASt。(安裝緊固執(zhí)行多是參照的表技術(shù)要求DASt-Richtlinie021標(biāo)準(zhǔn)預(yù)緊力是屈服強(qiáng)度的70%,扭矩系數(shù)k≥0.15)由于在2009年底國(guó)內(nèi)安裝的多臺(tái)1.5兆瓦風(fēng)電使用的高強(qiáng)度螺栓10.9級(jí)使用在進(jìn)口螺栓,基本上運(yùn)行都很正常。使用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高強(qiáng)度10.9級(jí)螺栓在2010年時(shí)安裝好,整機(jī)倒塌十幾臺(tái)之多,更有甚至風(fēng)電墜頭幾百臺(tái)之多,同時(shí)發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承和軸承開裂上千個(gè)。這些事故發(fā)生和螺栓質(zhì)量有直接關(guān)系。由于螺栓質(zhì)量有問(wèn)題,大直徑M36~M72螺栓芯部多沒(méi)有達(dá)到10.9級(jí)機(jī)械性能要求。當(dāng)風(fēng)電連接緊固時(shí),縱向受力和軸向受力及徑向受力(綜合力學(xué)為扭矩系數(shù) k≥0.15)才能把螺栓螺母緊固后20年至50年不會(huì)松弛。并且維修時(shí)卸下來(lái)螺紋牙沒(méi)有變形,鄭常常能旋卸。(而國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)高強(qiáng)度螺栓廠家只知道外形尺寸與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1228差不多)故安裝時(shí)按國(guó)內(nèi)GB/T1228技術(shù)要求緊固。因?yàn)閲?guó)內(nèi)GB/T1228技術(shù)緊固要求預(yù)緊力的范圍很大,可以放低到扭矩系數(shù)值=0.11。二項(xiàng)技術(shù)緊固標(biāo)準(zhǔn)都放低,故造成風(fēng)機(jī)整機(jī)倒塌。反映在塔筒法蘭連接處,由于螺栓螺母松弛造成風(fēng)電折腰而倒塌,造成塔筒法蘭開裂。有關(guān)工程師專家還認(rèn)為是法蘭質(zhì)量有問(wèn)題引起倒塌的。同樣數(shù)千臺(tái)回轉(zhuǎn)支承和軸承開裂,有關(guān)專家認(rèn)為是回轉(zhuǎn)支承和軸承有質(zhì)量問(wèn)題。同樣風(fēng)電墜頭也是螺栓螺柱有嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。原因是風(fēng)電使用的高強(qiáng)度螺栓檢測(cè)部位是從螺栓芯部取出做拉伸試驗(yàn),必須達(dá)到10.9級(jí)機(jī)械性能。(可以從進(jìn)口螺栓中抽個(gè)M56規(guī)格螺栓螺柱上車床車削到Ф20,然后做拉伸就清楚了。)而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高強(qiáng)度10.9級(jí)螺栓螺柱取樣是從1/4處取出樣棒做拉伸試驗(yàn),故都是合格螺栓。但在安裝緊固時(shí),一扭就屈服,一扭就斷及螺紋滑絲變形。只能按國(guó)標(biāo)GB/T1228技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)緊固了,放低預(yù)緊力和放低(扭矩系數(shù)k=0.11)。早在20年前美國(guó)就對(duì)國(guó)內(nèi)GB/T1228標(biāo)準(zhǔn)的螺栓一律不要。為什么呢?就是國(guó)內(nèi)GB/T1228緊固技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)太低。請(qǐng)行家(從事力學(xué)工作的,從事物理工作者)計(jì)算一下,國(guó)內(nèi)GB/T1228緊固標(biāo)準(zhǔn)預(yù)緊力也可以是屈服強(qiáng)度的64%,也在允許范圍內(nèi),(扭矩系數(shù)k=0.11)也是允許范圍內(nèi)。懂點(diǎn)力學(xué)人士都知道,當(dāng)按國(guó)內(nèi)GB/T1228標(biāo)準(zhǔn)緊固時(shí),只要載荷重量一定,螺栓螺母就立刻松弛。
  有關(guān)風(fēng)電刊物中記載案例一:大唐左云風(fēng)電項(xiàng)目的風(fēng)機(jī)倒塌,機(jī)組的塔筒連接螺栓有些用手就可擰動(dòng)。(風(fēng)機(jī)不倒才怪呢!)案例二:酒泉一臺(tái)華銳風(fēng)機(jī)在調(diào)試中倒塌,原因也是在安裝塔筒時(shí)螺栓沒(méi)有擰緊,沒(méi)有按等表DASt技術(shù)要求緊固。因?yàn)榘吹聵?biāo)DASt技術(shù)緊固,螺栓會(huì)被扭斷了,或者扭屈服螺栓螺母團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)了,更有甚至被扭斷和螺紋被扭滑絲變形。這些現(xiàn)象實(shí)際是螺栓有嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。而不去認(rèn)真分析,聽取所謂螺栓或螺栓行業(yè)專家及工程師的所謂超扭了,應(yīng)該按國(guó)內(nèi)GB/T1228標(biāo)準(zhǔn)緊固沒(méi)有問(wèn)題的等等不科學(xué)的言論。結(jié)果風(fēng)電倒掉幾十臺(tái),風(fēng)電回轉(zhuǎn)支承和軸承傾斜后造成回轉(zhuǎn)支承和軸承開裂數(shù)千臺(tái)。許多風(fēng)電業(yè)主整天在維修中忙碌,費(fèi)人力,費(fèi)財(cái)力。現(xiàn)在在運(yùn)行中的風(fēng)電在每個(gè)螺母上都套個(gè)防松報(bào)警器,螺栓螺母松掉及時(shí)調(diào)換。幾乎每天要調(diào)換幾個(gè)螺栓,才保全風(fēng)電不倒掉。如果以后螺栓配套出口到國(guó)外也按國(guó)內(nèi)GB/T1228技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)緊固行嗎?難道還派幾個(gè)維修員工長(zhǎng)期住在國(guó)外調(diào)換螺栓嗎?歐美國(guó)家不要國(guó)內(nèi)的GB/T1228高強(qiáng)度10.9級(jí)螺栓是給我們國(guó)家面子,商務(wù)往來(lái)的需要,故沒(méi)有點(diǎn)明屬偽劣產(chǎn)品而已罷了。直至如今大家還在研究螺栓能否把扭矩系數(shù)控制在k=0.08~0.10內(nèi)。(一個(gè)集團(tuán)公司,上千上萬(wàn)人員中不一定有高級(jí)工程師)高級(jí)工程師以前評(píng)定必須懂得三個(gè)國(guó)家文字,而且在企業(yè)里實(shí)踐20年以上,有一整套實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)20年時(shí)間與理論結(jié)合結(jié)晶,看得懂國(guó)外資料中的核心技術(shù),并且自己會(huì)設(shè)計(jì),能求證他人設(shè)計(jì)不足之處等問(wèn)題所在。好的虛心吸收,不斷改造自己提高自己。比如國(guó)標(biāo)GB3098.1-82版是新翻版,實(shí)際是老前輩錢學(xué)森、錢三強(qiáng)、錢學(xué)偉、華羅庚等等科學(xué)家、數(shù)學(xué)家們?cè)谥袊?guó)科學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)下,帶領(lǐng)著上千人研究員的集體團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究出來(lái)的材料級(jí)別的物理機(jī)械性能的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)螺栓螺柱行業(yè)按國(guó)標(biāo)GB3098.1機(jī)械性能要求檢驗(yàn)部位也是螺栓芯部取樣做拉伸試驗(yàn)必須達(dá)到GB3098.1要求,而不是取樣從1/4處取出。安裝緊固在建筑機(jī)械設(shè)備如橋梁、塔吊、碼頭、核電站、風(fēng)電上的高強(qiáng)度螺栓必須按建設(shè)部發(fā)布的JG/T5057.40技術(shù)要求緊固,預(yù)緊力是屈服強(qiáng)度70%(扭矩系數(shù)k≥0.14),此標(biāo)準(zhǔn)也是老前輩研究出來(lái)的,只不過(guò)新翻版而已。而國(guó)內(nèi)GB/T1228技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(扭矩系數(shù)k=0.11~0.15)倒是新發(fā)明,故歐美國(guó)家不采用國(guó)內(nèi)GB/T1228緊固要求,直至不要國(guó)內(nèi)GB/T1228的螺栓是有道理的。近幾年風(fēng)電回轉(zhuǎn)支承和軸承在運(yùn)行中不斷發(fā)生開裂,不及時(shí)調(diào)換風(fēng)機(jī)發(fā)生墜頭、風(fēng)葉打壞。多是螺栓質(zhì)量不合格、放低預(yù)緊力、放低預(yù)緊扭矩(扭矩系數(shù)k=0.11~0.13)造成螺栓螺母松動(dòng),使回轉(zhuǎn)支承傾斜還在轉(zhuǎn)動(dòng)造成回轉(zhuǎn)支承和軸承開裂。該重視的時(shí)候了,國(guó)內(nèi)風(fēng)電剛開始,以后15年才是高峰發(fā)展期,做大做強(qiáng)期,因此是要研發(fā)技術(shù)核心的時(shí)候了。
  首先要搞清楚安裝份額鞥點(diǎn)的連接緊固螺栓10.9級(jí)的質(zhì)量一定要過(guò)關(guān),按德標(biāo)DASt-Richtlinie021技術(shù)要求緊固不允許扭屈服、扭斷。螺栓檢測(cè)必須從螺栓芯部取樣做拉伸要達(dá)到機(jī)械性能10.9級(jí)要求(而不是從1/4處取樣做拉伸試驗(yàn),不同部位取樣做出來(lái)的機(jī)械性能相差很大,物理學(xué)中的力學(xué)四兩撥千斤就是這個(gè)道理)。因?yàn)?0.9級(jí)螺栓螺柱使用在風(fēng)電機(jī)上,機(jī)械性能要求高,因此螺栓螺柱必須取樣從芯部取出做拉伸測(cè)檢。安裝必須按國(guó)內(nèi)JG/T5057.40要求緊固,或者歐標(biāo)EN14399-4和德標(biāo)DASt要求緊固,才能確保螺栓螺母不松動(dòng)。(達(dá)不到此緊固要求扭斷、扭屈服滑絲)肯定此批螺栓有嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題,而不能聽信所謂專家講超扭。何來(lái)這么多工程師及專家呢?

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