如何確保風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓緊固連接規(guī)范在高空振動狀態(tài)下二十年不斷裂倒塌及風(fēng)電行業(yè)長期繁榮景氣

1、風(fēng)電設(shè)備主要是野外作業(yè)。自然條件惡劣，風(fēng)雨雷電，酷暑嚴(yán)寒，直接影響到風(fēng)電設(shè)備的安全運行。而高強(qiáng)度螺栓又是風(fēng)電機(jī)組極其重要的連接件，一旦螺栓失效，將會造成風(fēng)機(jī)倒塌傾斜的嚴(yán)重后果。近來不斷發(fā)生風(fēng)電機(jī)組倒塌的事故，已經(jīng)引起相關(guān)行業(yè)的高度重視。1 1、就高強(qiáng)度螺栓制造行業(yè)而言，應(yīng)多探究如何保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際同業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。是否能充分滿足 G GB3098.1B3098.1 對高強(qiáng)度螺栓的要求，特別是在抗拉強(qiáng)度力、屈服強(qiáng)度自伸長率 5 55 5、收縮率坐等基本參數(shù)的要求方面是高強(qiáng)度螺栓質(zhì)量確保合格的硬指標(biāo)。因此必須要達(dá)到 G GB3098.1B3098.1 的規(guī)定。2 2、就高強(qiáng)度螺栓連接副的安裝而言，

2、務(wù)必要按規(guī)定的預(yù)緊扭矩值及規(guī)定的施擰方式（分初擰和終擰）進(jìn)行施工。不少風(fēng)機(jī)倒塌事故是沒有擰緊螺栓，即沒有達(dá)到預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩值，沒有真正意義上的緊固到位。在風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的強(qiáng)振作用下，產(chǎn)生軸向和橫向的交變載荷，造成連接副松動，進(jìn)而引起螺栓的疲勞和延遲斷裂。3 3、風(fēng)機(jī)在線實時監(jiān)控設(shè)備需配套運營，尤其前二年安裝風(fēng)機(jī)已到了保質(zhì)期，有些配件零部件進(jìn)入損耗周期風(fēng)機(jī)故障逐步顯現(xiàn)。如用傳感器監(jiān)測風(fēng)電機(jī)組葉片故障的振動，螺栓松動，齒輪箱故障引起的失速和軸承溫度監(jiān)測等。風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的滯后，配置不足也是風(fēng)電機(jī)組發(fā)生倒塌事故無法事先預(yù)測排除在萌芽狀態(tài)的重要原因之一。根據(jù)我廠對大型起重吊機(jī)及衛(wèi)星發(fā)射架和風(fēng)機(jī)

3、等產(chǎn)品的多年的摸索，特別借鑒消化吸收國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗，我們研究了 JG/TJG/T5057.405057.40 和德標(biāo) DAStDASt 的相關(guān)數(shù)據(jù)，認(rèn)識到首先要解決施擰不當(dāng)而造成預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩不足的重大問題。經(jīng)過對以上標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)參數(shù)的計算，發(fā)現(xiàn)在摩擦系數(shù)吁0.140.14 的條件下，扭矩系數(shù) k k 并不是0.14,0.14,也不是 k=k=0.110.110.15,0.15,而是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些數(shù)值，扭矩系數(shù) kk0.180.18。而在 GB/T1231GB/T1231 中，同批連接副的扭矩系數(shù)平均值為 k=k=0.110.110.15,0.15,標(biāo)準(zhǔn)偏差0.01,0.01,只是用于鋼結(jié)構(gòu)用

4、摩擦連接型高強(qiáng)度螺栓連接副，僅限于 M12M12M30M30 粗牙，鋼制，經(jīng)表面防銹處理白高強(qiáng)度螺栓。而對大直徑 M36M36M64M64M160M160，在振動狀態(tài)使用則參照德標(biāo) k=k=0.150.150.210.21, ,xxk=xxk=0.200.200.210.21, ,xxk=xxk=0.150.150.190.19 資料網(wǎng)上可查閱。扭矩系數(shù) k k 不是摩擦系數(shù)的它包括了擰緊力矩與預(yù)緊力之間關(guān)系的一切影響因素。如摩擦、扭轉(zhuǎn)、彎曲、螺紋的塑性變形，以及那些可預(yù)測與不可預(yù)測的所有因素。所以，盡管計算 k k 值的公式眾多，但僅能用實驗或經(jīng)驗加以確定。為準(zhǔn)確地預(yù)測出 k k 值，應(yīng)通過

5、試驗確定它的平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差，這樣可以在一定的置信水平下，參照已知施加擰緊力矩值，求出相應(yīng)預(yù)緊力的最大值和最小值（見常用緊固件產(chǎn)品手冊P26P26 李維榮主編，GB/TGB/T16823.216823.2螺紋緊固件緊固通則GB/TGB/T16823.316823.3螺紋緊固件試驗方法）。由此可見，我們在用扭矩法對風(fēng)機(jī)大直徑高強(qiáng)度螺栓副進(jìn)行施擰確定扭矩值時，仍然采用 k=k=0.110.110.15,0.15,以大型螺栓套用小型螺栓標(biāo)準(zhǔn)顯然是走進(jìn)了誤區(qū)。 造成預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩嚴(yán)重不足，螺栓連接副極易松動。在野外環(huán)境，且強(qiáng)振動的工作狀態(tài)下，高強(qiáng)度螺栓發(fā)生松動、疲勞、延遲斷裂就不足為奇了。為了能確保

6、風(fēng)機(jī)螺栓不斷裂，排除因施擰不當(dāng)而造成螺栓預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩值不足及延遲斷裂的風(fēng)險，我們以為國標(biāo) JG/TJG/T5057.405057.40 及德標(biāo) DAStDASt 為依據(jù)，是符合歐美日本國家技術(shù)要求的。經(jīng)過仔細(xì)計算編制了大直徑高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩值，提出了高強(qiáng)度螺栓連接副實際使用預(yù)緊扭矩最低值”的概念，緊固鎖緊必須達(dá)到高強(qiáng)度螺栓屈服強(qiáng)度 80%80%以上的鎖緊理念。對風(fēng)電螺栓的規(guī)范安裝，克服螺栓連接副發(fā)生松動、疲勞及延遲斷裂，確保風(fēng)電螺栓二十年不斷是一種有益的嘗試。結(jié)論與探討：1 1、高強(qiáng)度螺栓是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中極其重要的連接件，它直接影響著風(fēng)電結(jié)構(gòu)的承載能力、使用壽命與安全性能。因此螺

7、栓的安全設(shè)計及校核是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)中非常關(guān)鍵的部分。我廠根據(jù)國外與國內(nèi)先進(jìn)經(jīng)驗在多年的生產(chǎn)實踐，風(fēng)機(jī)安全運營新課題上同仁應(yīng)在選材、加工工藝、熱處理工藝、表面處理以及正確的安裝等各個環(huán)節(jié)，都應(yīng)制定了嚴(yán)格的規(guī)范和要求，并切實加以執(zhí)行。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于工作環(huán)境條件比較惡劣，1.5MW1.5MW2MW2MW 一臺風(fēng)機(jī)自重達(dá) 250250 噸左右，機(jī)艙加葉片約 130130 噸靠塔架支撐，所以風(fēng)電機(jī)組三個重要載重部位最重要的葉輪與輪轂機(jī)艙連接高強(qiáng)度螺栓名2200200 套300300 套螺栓連接副； 主力大盤法蘭塔筒連接高強(qiáng)度螺栓約 300300 套左右連接副； 特別是地腳基礎(chǔ)部分連接用的高強(qiáng)度地腳螺

8、栓連接副，每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大約 120120180180 套，是分別載重 130130 噸機(jī)艙組及葉片及整機(jī) 250250 噸。這些連接緊固用的高強(qiáng)度螺栓連接副均處于十分關(guān)鍵重要的部位，對風(fēng)機(jī)的安全運行起著至關(guān)重要的安全保障作用。目前國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家如德國、丹麥、美國、日本等在風(fēng)機(jī)用大直徑、高強(qiáng)度螺栓制造方面有幾十年成熟歷史，質(zhì)量控制可靠到位，使用安全系數(shù)較高。中型風(fēng)機(jī) 2MW2MW 以上機(jī)組未發(fā)生因螺栓斷裂而引起整機(jī)倒塌案例。我們建議三大重要部位在2.5MW2.5MW 以上風(fēng)機(jī)上（自重 280280 噸左右，另 5MW5MW6MW6MW400400 噸左右），這些關(guān)鍵部位的大直徑高強(qiáng)度螺栓連

9、接副應(yīng)從國外進(jìn)口（其他非關(guān)鍵部位則國內(nèi)采購），以確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行的安全可靠。以用人民幣二十萬元左右螺栓代價僅 1%1%左右保障二三千萬元整機(jī)不倒塌是絕對值得的。2 2、加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的在線狀態(tài)系統(tǒng)安全監(jiān)測。如對風(fēng)電機(jī)組傳動鏈部件（轉(zhuǎn)軸、齒輪箱與發(fā)電機(jī)）的監(jiān)測、振動的監(jiān)測、螺栓松動檢測、油液的監(jiān)測、溫度的監(jiān)測、防火監(jiān)測、過程參數(shù)監(jiān)測以及特性參數(shù)檢查等。目前許多監(jiān)測項目如基于系統(tǒng)識別或基于觀測器的方法，還沒有能應(yīng)用到風(fēng)電機(jī)組中。加強(qiáng)離線狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測人員應(yīng)用便攜式采集設(shè)備定期為風(fēng)機(jī)機(jī)組傳動系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合運行情況對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作出安全狀態(tài)評估，指出故障位置

10、以及故障的嚴(yán)重程度及時處理。只有在線與離線監(jiān)測結(jié)合起來，才能起到互補(bǔ)作用，保障風(fēng)電機(jī)組安全運營。3 3、強(qiáng)調(diào)與突出高強(qiáng)度螺栓連接副實際使用預(yù)緊扭矩最低值概念，在施擰中確保預(yù)緊扭矩最低值（見附表），這樣可預(yù)防高強(qiáng)度螺栓因施擰不當(dāng)，未真正達(dá)到緊固要求而造成的延遲斷裂等重大隱患問題。4 4、建立風(fēng)機(jī)配件供應(yīng)商淘汰機(jī)制：（整機(jī)設(shè)計及整機(jī)供應(yīng)商質(zhì)量還是可靠的） 如果在三年內(nèi)配件供應(yīng)商因其配件不合格本身質(zhì)量問題，造成風(fēng)機(jī)倒塌或垂頭等重大質(zhì)量事故六起以上的，應(yīng)堅決公開曝光，造成損失應(yīng)按實賠償不能少賠輕罰，并淘汰出局。以此敲響警鐘，警示同行業(yè)風(fēng)機(jī)配件供應(yīng)商。原上海振華港機(jī)是全國起重港口企業(yè)的楷模，進(jìn)入全國 5

11、00500 強(qiáng)，受到中央領(lǐng)導(dǎo)的多次關(guān)懷。他們的先進(jìn)管理模式、理念、科學(xué)發(fā)展觀、創(chuàng)新開拓精神將企業(yè)成功推向世界港口龍頭企業(yè)，創(chuàng)造出歷史輝煌業(yè)績，成功經(jīng)驗值得各行業(yè)學(xué)習(xí)。由于多種原因百密一疏，輕易相信了下屬高強(qiáng)度螺栓等配套企業(yè)恒定的質(zhì)量，造成部分配套吊機(jī)失誤，影響了整機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量；加之金融危機(jī)的影響造成吊機(jī)訂單減少。從原來股票價格從32.8032.80 元下降到7.007.00 元，連續(xù)二年虧損。這教訓(xùn)也應(yīng)引起風(fēng)電行業(yè)的高度重視，同時我們相信振華港機(jī)重振雄風(fēng)一定會走出低谷，再創(chuàng)歷史新的輝煌。提倡風(fēng)電行業(yè)整機(jī)與配件供應(yīng)商為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，為中國風(fēng)機(jī)達(dá)到世界同類質(zhì)量與壽命為前提，不進(jìn)行競相低價競爭

12、獲得訂單商機(jī)，參考國外同類產(chǎn)品價格為基數(shù)，同國際價格接軌或打七折價，像國內(nèi)成品油參考國際市場定價機(jī)制上下浮動。價廉傷企，低價傷質(zhì)。延長風(fēng)機(jī)壽命，提高發(fā)電總量，增加經(jīng)濟(jì)效益，減少投資攤派成本，適當(dāng)保證風(fēng)機(jī)整機(jī)與配件基本利潤，風(fēng)機(jī)制造商與風(fēng)場企業(yè)實現(xiàn)雙贏，保證風(fēng)電行業(yè)長期繁榮景氣。促進(jìn)提高風(fēng)機(jī)質(zhì)量，延長整機(jī)使用達(dá) 20203030 年壽命，這才是風(fēng)機(jī)行業(yè)整機(jī)與配件供應(yīng)商的根本目的。5 5、吸取前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電與日本東電核泄漏經(jīng)驗，建議政府給予行業(yè)政策傾斜支持。以風(fēng)電代部分核電，擴(kuò)大風(fēng)電在低碳經(jīng)濟(jì)及總發(fā)電量的比重，請各級地方政府、國家電網(wǎng)大力支持及并網(wǎng)等技術(shù)和政策扶助傾斜，加強(qiáng)提高財政支持力度。

13、以高質(zhì)量安全風(fēng)機(jī)穩(wěn)定電源輸出，滿足工農(nóng)業(yè)民用電的需求，使風(fēng)電事業(yè)在未來幾十年在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮更大的作用。造成風(fēng)電機(jī)組倒塌的原因是多方面的，但由于高強(qiáng)度螺栓斷裂造成是大概率的。高強(qiáng)度緊固件在風(fēng)電機(jī)組中，安全重要性是不容置疑的，正確的扭矩系數(shù)的確定，預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩最低值的規(guī)范化， 要樹立緊固力矩大于使用高強(qiáng)度螺栓屈服強(qiáng)度的 80%80%以上的緊固鎖緊理念以及行之有效的安裝方法等等。這些是我們高強(qiáng)度螺栓制造行業(yè)共同研究的課題，只有解決好這些問題，才能確保風(fēng)電機(jī)組連接緊固件不失效，才能真正避免高強(qiáng)度螺栓連接副在風(fēng)電機(jī)組中的防疲勞、松動、延遲斷裂等事故，保證風(fēng)電機(jī)組的安全可靠運行是行業(yè)幸事。我們認(rèn)為：如果風(fēng)電機(jī)組高強(qiáng)度螺栓連接副能按附表所列參考數(shù)據(jù)規(guī)范施擰連接，那么風(fēng)機(jī)在高空振動狀