風電某項目現場發電機和葉輪聯接高強度

　　本文以內蒙古風電某項目現場97#和53#風機為例，總結發電機和葉輪聯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點，因此在風力發電機組機這類機械性能要求較高的結構件上，它是主要聯結方式。

　　二、聯結螺栓卡死和斷裂問題描述

　　在內蒙古某風電項目現場，風電機組安裝公司在97#風機上緊固發電機和葉輪聯結螺栓，使用液壓扳手第二次緊固時，螺栓就卡死不能繼續旋緊，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、聯結螺栓卡死和斷裂原因簡單分析

　　發電機動軸和輪轂聯結螺栓緊固時卡死和斷裂，從現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、聯結螺栓卡死和斷裂問題處理方法

　　(一)、聯結螺栓卡死的處理

　　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，因聯結螺栓規格為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)、根據螺栓規格為M36，選用與增力包聯結規格為55mm的厚壁套筒頭。

　　(2)、根據螺栓在法蘭面的位置，選擇可以穩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。由于動軸和輪轂聯結法蘭面此時為豎直狀態，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，經過連續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，最后重新聯結對應規格螺栓。

　　(二)、聯結螺栓斷裂的處理

　　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敲擊沖出。

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

　　采用以上方法取出53#風機2個螺栓歷時10天。

　　五、總結

　　由上述聯結螺栓問題處理的過程我總結如下：

　　1、 嚴把現場安裝質量關

　　風機在現場安裝前，機艙、發電機和葉輪聯結螺栓螺紋孔必須過絲，緊固螺栓力矩時必須嚴格按照規程操作電動、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。

　　在此本人根據內蒙古某風電現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)確定流程觸發的條件。如車間和現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，根據螺栓規格，材質，螺紋特點，聯結部位材質和外形尺寸狀況，現場操作空間和環境，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場出現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、規范化和系統化。

　　參考文獻：

　　1、《GB/T5782-2000六角頭螺栓》

　　2、《GB/T3077-1999合金結構鋼》