風電某項目現(xiàn)場發(fā)電機和葉輪聯(lián)接高強度

　　本文以內蒙古風電某項目現(xiàn)場97#和53#風機為例，總結發(fā)電機和葉輪聯(lián)結高強度螺栓卡死和斷裂問題處理的方法。

　　《中國電機工程學報》(旬刊)國家一級學報，國內外公開發(fā)行，全國中文核心期刊。主要出版動力和電力工程領域的新理論、新方法、新技術和新成果。主要服務對象是電力工業(yè)和電工制造領域的廣大科技工作者、高級工程技術人員和高等院校師生。

　　一、高強度螺栓簡介

　　高強度螺栓：是指螺栓性能等級8.8、10.9和12.9，螺栓材質為低碳合金鋼或中碳鋼并經(jīng)熱處理(淬火、回火)。

　　高強度螺栓連接的原理：它是用特制的扳手上緊螺帽，使螺栓產(chǎn)生巨大而又受控制的預拉力，通過螺帽和墊板，對被連接件也產(chǎn)生了同樣大小的預壓力。在預壓力作用下，沿被連接件表面就會產(chǎn)生較大的摩擦力，因此，只要軸力小于此摩擦力，構件便不會滑移，連接就不會受到破壞。高強度螺栓一般用于永久連接，預緊力矩后不可重復使用。

　　高強度螺栓連接具有施工簡單、受力性能好、可拆換、耐疲勞、以及在動力荷載作用下不致松動等優(yōu)點，因此在風力發(fā)電機組機這類機械性能要求較高的結構件上，它是主要聯(lián)結方式。

　　二、聯(lián)結螺栓卡死和斷裂問題描述

　　在內蒙古某風電項目現(xiàn)場，風電機組安裝公司在97#風機上緊固發(fā)電機和葉輪聯(lián)結螺栓，使用液壓扳手第二次緊固時，螺栓就卡死不能繼續(xù)旋緊，因此螺栓并沒有進行第三次力矩緊固，螺栓頭部露出大約30mm。共有4副螺栓卡死。

　　安裝公司在53#風機上使用液壓扳手第三次緊固力矩時，直接將4副螺栓扭斷，螺栓頭部被整體去除，斷裂的螺栓螺紋部分留在動軸法蘭和輪轂法蘭的螺栓孔中。

　　三、聯(lián)結螺栓卡死和斷裂原因簡單分析

　　發(fā)電機動軸和輪轂聯(lián)結螺栓緊固時卡死和斷裂，從現(xiàn)場法蘭螺栓孔螺紋查看，螺紋中有明顯的鋼渣，初步分析斷裂原因為現(xiàn)場沒有使用絲錐攻絲，再加上操作人員使用液壓扳手緊固螺栓時增加力矩過快綜合造成的。

　　四、聯(lián)結螺栓卡死和斷裂問題處理方法

　　(一)、聯(lián)結螺栓卡死的處理

　　1、取出工具的選擇

　　97#風機動軸和輪轂法蘭聯(lián)結螺栓有4個卡死，但是沒有斷裂，因此考慮使用專用工具從螺栓孔中整體取出，因聯(lián)結螺栓規(guī)格為M36，而且緊固力矩較大，選用增力比1：33的增力包+力矩扳手實施取出工作。

　　2、詳細操作步驟

　　(1)、根據(jù)螺栓規(guī)格為M36，選用與增力包聯(lián)結規(guī)格為55mm的厚壁套筒頭。

　　(2)、根據(jù)螺栓在法蘭面的位置，選擇可以穩(wěn)固安裝增力包反作用力臂的方向，由于增力包的反作用力臂長度在不同規(guī)格螺栓接觸面并不一致，在力臂安裝接觸面較小時，可以采用在鄰近螺栓頭上額外放置套筒頭的方法。由于動軸和輪轂聯(lián)結法蘭面此時為豎直狀態(tài)，安裝操作增力包時要注意防止墜落傷人。

　　(3)、兩個人配合操作，動軸側的一個人使用力矩扳手向增力包施加力矩，另一個人在輪轂內使用手電觀察螺栓旋動情況。

　　(4)、力矩扳手使用要點：

　　首先將力矩扳手調整到120N•m，然后按照順時針右旋方向緩慢旋動力矩扳手，達到力矩值后，停上1分鐘左右，使螺栓散去因增加力矩時產(chǎn)生的熱量。

　　然后再加力矩值到130N•m，達到力矩值后，再停上1分鐘;

　　然后再加力矩值到135N•m，在、再停上1分鐘;

　　最后加到140N•m，停止2分鐘;

　　松開增力包力矩，調整旋轉方向為逆時針左旋方向，將增力包一次性旋出。

　　注意：輪轂內觀察者要仔細查看螺栓頭旋動方向和旋動量大小，及時向操作力矩扳手的人傳遞信息，同時用廢磁鋼塊清理螺栓和鑄件的鋼屑。

　　兩人配合，輪換打力矩，反復進行第(4)步操作，經(jīng)過連續(xù)4-6小時的操作，可以將卡死的螺栓取出。取出螺栓后，使用絲錐將鑄件螺栓孔重新攻絲，最后重新聯(lián)結對應規(guī)格螺栓。

　　(二)、聯(lián)結螺栓斷裂的處理

　　1、取出工具的選擇

　　53#風機動軸和輪轂法蘭聯(lián)結螺栓有4個斷裂，因斷裂螺栓沒有六角頭，無法使用增力包，同時現(xiàn)場有的斷頭螺栓取出器均小于M36，因此先后試用了三種工具。

　　第一次試用比螺栓規(guī)格小的麻花鉆頭鉆孔，因螺栓為合金結構鋼材質，屈服強度高，麻花鉆頭無法鉆入到螺栓中;

　　第二次試用圓柱形模具電磨頭，打磨效果不好，也不容易操作電磨;

　　第三次試用錐形模具電磨頭打磨，盡管打磨時間較長，但是效果較好。

　　2、詳細操作步驟

　　(1)、選擇直徑與螺栓孔匹配的錐形電磨頭，在模具電磨緊固后開始打磨螺栓;

　　(2)、首先打磨斷裂螺栓的中部，直到沿螺栓方向磨穿斷裂螺栓的斷裂面;

　　(注意：用廢磁鋼頭及時吸出打磨出的鐵粉)

　　(3)、逐漸擴大打磨螺栓孔的面積，徹底磨平所有螺紋部分;

　　(4)、鐵錘和鏨子將剩余的鋼環(huán)敲擊沖出。

　　(5)、取出螺栓后，繼續(xù)打磨將螺栓孔擴大孔徑，直到可使用同規(guī)格六角頭螺栓。

　　采用以上方法取出53#風機2個螺栓歷時10天。

　　五、總結

　　由上述聯(lián)結螺栓問題處理的過程我總結如下：

　　1、 嚴把現(xiàn)場安裝質量關

　　風機在現(xiàn)場安裝前，機艙、發(fā)電機和葉輪聯(lián)結螺栓螺紋孔必須過絲，緊固螺栓力矩時必須嚴格按照規(guī)程操作電動、液壓扳手。

　　2、 建議

　　對所有螺栓問題的處理過程和方法編制成可操作的流程性文件。

　　在此本人根據(jù)內蒙古某風電現(xiàn)場和以及在裝配車間實習的情況，提出一個簡單的“螺栓問題處理流程”的構想，具體步驟如下：

　　(1)、確定流程所控制的螺栓的種類。如按照場所分為總裝的、現(xiàn)場的，按照材質強度和力矩值分為重要控制和一般控制等等。

　　(2)、確定流程的主要負責部門/崗位和涉及部門/崗位。在項目現(xiàn)場的螺栓問題是由質量服務質控和服務吊裝組共同完成的，主要責任部門均不明確。

　　(3)確定流程觸發(fā)的條件。如車間和現(xiàn)場反饋的螺栓卡死和斷裂報告。

　　(4)確定流程處理過程和方法。針對不同螺栓問題，根據(jù)螺栓規(guī)格，材質，螺紋特點，聯(lián)結部位材質和外形尺寸狀況，現(xiàn)場操作空間和環(huán)境，選擇合適的取出工具，如增力包、力矩扳手、斷頭螺栓取出器、麻花鉆頭、電磨等。

　　(5)確定流程的最終解決方案。取出螺栓后在保證質量的前提下，有替代問題螺栓的方法和部件，還需要進一步討論和確定。[!--empirenews.page--]

　　(6)確定流程優(yōu)化的方法。每年由主要責任部門搜集整理各總裝廠和項目現(xiàn)場出現(xiàn)的各種螺栓問題資料，編制成《公司螺栓問題處理手冊》，使螺栓問題處理流程標準化、規(guī)范化和系統(tǒng)化。

　　參考文獻：

　　1、《GB/T5782-2000六角頭螺栓》

　　2、《GB/T3077-1999合金結構鋼》