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浅谈风电机组高强度螺栓预紧方法及安装注意事项

日期:

2021-10-27

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引言

风力发电机组是由一些相关部件通过一定的连接方式组成一台整机,其中高强度螺栓是连接这些主要零部件的重要元件之一,如桨叶与轮毂、机舱与塔架、塔架与基础等,因此螺栓连接是否可靠,将直接关系到风力发电机组的安全性能,本文以高强度螺栓理论为依据,对风电机组中螺栓使用来进行论述。

1.高强度螺栓的相关知识

1.1 等级和表示方法

高强度螺栓连接处是由一个高强度螺栓、一个螺母和两个垫圈组成的结构连接紧固件。我国主要有8.8级、10.9级、12.9级、13.9级的高强度螺栓。表示方法:小数点前数字表示热处理后的抗拉强度;小数点后的数字表示屈服强度比,即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。例如:8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa,屈服强度比为0.8,即屈服强度要高于640MPa。

1.2 特点和分类

高强度螺栓连接特点:承载能力高、受力性能好、安装简便、拆换灵活等。

高强度螺栓可分为摩擦型、张拉型和承压型,其中摩擦型被广泛使用。

1.3 高强度螺栓预紧

1.3.1高强度螺栓预紧的方法

(1)扭矩法

扭矩法通常使用扳手来拧紧,是预紧螺栓最通用的方法,使用的工具主要有以下几种:

①手动力矩扳手:用力矩扳手转动螺母或螺栓六角头拧紧。

优点:工具简单实用,所需要的力矩可以设定,预紧力比较均匀。

缺点:对于大力矩的螺栓,工人劳动强度大,有时由于位置空间的局限不能使用。

②手动扭力倍增器(增力扳手):手动扭矩倍增器是通过一级或多级行星齿轮传动,将输入扭矩放大,行星轮级数越多输出输入比越大,预紧时转动方法与前两者方式一样。

优点:对较大力矩的螺栓预紧时,减轻了劳动者的劳动强度。

缺点:劳动效率有所降低。该设备有一定的重量,对使用场合有一定的要求。

③液压扭力扳手:液压扭力扳手是一种专门为需要高扭力和狭小空间限制的地方而设计的工具,它具有一个可以多方向旋转的杠杆反作用力臂。

优点:力矩值准确、拧紧力矩大、效率高、操作简单,可以用于不同规格的螺栓。

缺点:成套设备价格昂贵,重量较重。

④电动扭矩扳手

风能技术人员需要工具才能在离地面数百英尺的地方完成工作。与液压扳手等竞争对手相比, 电动扭矩扳手非常轻,不需要重型泵。这意味着它们更容易在工作平台上运输和使用,而且并不会牺牲扭矩强度。连接风机的大直径法兰最多可能需要120个螺栓和14850Nm的扭矩,BRAC电动扭矩扳手连续旋转工具,可以在比液压扳手短得多的时间内完成这样的任务(效率提升5倍以上)。

优点:扭矩精确、操作简单、轻巧便捷、速度快噪音低。

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浅谈风电机组高强度螺栓预紧方法及安装注意事项

?BRAC系列--数控电动扭矩扳手

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安装过程中注意事项

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(1)在吊装机舱时机舱偏航轴承螺栓孔需要进行过丝,塔筒顶法兰与机舱偏航轴承连接螺栓必须保证能够手动旋入。然后使用电动扳手预紧,再使用液压扳手拧紧。

(2)发电机吊装时在地面旋入双头螺栓,若人工旋入双头螺柱困难,使用丝锥过丝处理后方可再次旋入。双头螺柱旋入主轴法兰侧不涂抹固体润滑膏,露出部分涂抹固体润滑膏。严禁用电动或液压扳手等工具强行旋入高强度螺母、螺柱。

(3)叶片安装时双头螺柱旋入叶片须人工旋入,严禁使用工具强行旋入,严禁用电动、管钳等工具夹持螺纹部分。若双头螺柱旋入叶片螺纹孔受阻,须及时退出螺柱,用丝锥攻丝处理后方可继续手动旋入。

4.螺栓力矩控制

在风机吊装过程中,风机安装质量主要是以螺栓连接力矩为主要控制点,因此有效的控制力矩值才能保证风机的安装质量,所以在吊装过程中力矩控制是重点。

(1)液压站校准,在风机安装过程中对螺栓预紧时用液压力矩扳手来进行,所以对液压站的校准很重要,液压站校准用增力包来校准。在首台吊装时每安装一部件用增力包来校验力矩值是否符合规定值,确保力矩值的准确,往后每隔3至5台时进行液压站的校准。

(2)在吊装塔筒、机舱、发电机、叶轮时,连接螺栓力矩必须拧紧75%以后方可拆除吊具,否则连接部位错位或其他原因造成螺栓受到剪切力或其他外力,影响螺栓寿命从而影响风机寿命。

(3)力矩验收,在整机吊装完成48小时内,安装单位进行自检后配合现场技术员进行整机力矩验收,检验方法如上文所述。

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