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風機倒塌原因探討

2011-04-26 瀏覽數:4601

  從2008年到2010年,發生了多起風電整機倒塌、風電塔筒法蘭盤連接處折斷倒塌、風機墜頭葉片損壞等事故,如風電1.5MW在遼寧地區整機倒塌造成了巨大的損失,有關報道指出一臺經濟損失達數千萬元。國內近兩年這類倒塌事故屢見不鮮。隨著大型風電2.5MW-5MW的上馬,安裝不當更會發生上述倒塌事故,必須予以重視。

  分析上述風電整機倒塌、風電塔筒法蘭盤連接處折斷倒塌、風機墜頭葉片損壞等事故的原因,可以得出如下幾點:

  (一)安裝技術不科學,憑經驗想當然。安裝員工沒有考慮到風電主要運行部件都位于80-100米的塔頂機艙內,運行時產生的振動極大,而且振動頻率很高。安裝連接風機機主螺栓沒有按科學緊固,風機墜頭風葉打壞。風電地腳螺栓沒有緊固到位,在強大振動中螺栓松動,摩擦剪切造成遲斷倒塌而且是整機倒塌,造成塔頂機艙內部件毀滅性破壞。風機塔筒安裝法蘭盤連接處螺栓預緊力和預緊扭矩值(摩擦系數μ≥0.14)才能防止螺栓螺母松動,因為塔筒從地面算起40米以下是受風機機倉內25噸左右部件和風葉片轉動產生振動力最大部位處。風機攔腰折斷倒下多是在連接法蘭盤處,倒塌折斷多是法蘭盤振裂(法蘭盤連接螺栓孔振裂)。但是,實際是螺栓松動后造成風機倒下而把法蘭盤振開裂了,而風機倒下螺栓沒有斷是因為風機有直徑4米的塔筒支撐,倒下沒有把大直徑螺栓折斷而已,其實,罪魁禍首是螺栓沒有按建設部公布的JG/T5057.40-1995預緊力和預緊扭矩值(摩擦系數μ≥0.14)緊固而造成螺栓螺母松動致使風機倒塌。這三類事故的發生都與安裝有重大關系,沒有按科學依據扭矩緊固螺栓螺母而造成風機倒塌。歐美日本等國家沒有發生過整機倒塌和攔腰折斷等重大事故,風機墜頭現象也沒有發生過。

  (二)大型風機多是在80米以上,1.5MW以上風機的安裝在國內是門新課。本人年青時做過設備、吊塔和寶鋼建設安裝,講的螺栓預緊力是屈服強度70%,預緊扭矩值摩擦系數μ≥0.14。由于以前吊機和機械設備上使用表面發黑螺栓,扭矩值摩擦系數要求在0.15以上,原因是發黑螺栓表面有點油,必須扭矩值摩擦系數μ≥0.15才能預防螺栓螺母松動。否則吊機和機械設備運行時產生振動會造成螺栓松動而遲斷,吊機在高空中倒下,當時追查責任要殺頭的。現在講究安裝進度、經濟效益,出事故是常有的事,講效率低也就沒有人去分析事故原因了,因此風機倒塌屢見不鮮了。

  風電在國內是新發展的事業,又是節能環保型事業,而在歐美國家發展得早些,安裝技術數據與國標JG/T5057.40中建設部發布的預緊力和預緊值摩擦系數μ≥0.14是一樣的,如美國鐵路工程師學會規定摩擦系數kt=0.2,西德1974年規定螺栓涂二硫化鉬時kt=0.15-0.16,涂少量油時增加滑度必須摩擦系數值要高kt=0.2-0.21,日本國鐵橋梁所規定kt=0.15-0.19。這些國家和我國建設部發布的JG/T5057.40-1995緊固扭矩最低值數據還不能算科學扭矩最低緊固值嗎?

  由于國內對高強度8.8級和10.9級螺栓緊固力的觀點不同,按國標GB/T1228鋼結構檢測時的標準來代替扭矩值摩擦系數μ≥0.14的標準是不對的。觀點不同,甚至是混為一談的糊涂認識造成了風機安裝不科學,導致了幾十臺風機倒塌的重大事故的發生。國標GB/T1228鋼結構檢測標準是用磷皂化增加滑度來控制螺栓螺母的摩擦系數μ=0.11-0.15。通過滑度來控制摩擦系數是GB/T1228檢測標準之一,而不是扭矩緊固力的標準(檢測螺栓標準是按國標GB3098.1機械性能)。當大直徑M42以上檢測合格,就不需要按建設部發布的JG/T5057.40-1995預緊力和預緊扭矩值(摩擦系數μ≥0.14),行嗎?

  現在安裝公司在安裝緊固時圖快而對大直徑M36以上螺栓扭矩時采用GB/T1228檢測滑度控制摩擦系數在0.11-0.15范圍內來緊固螺栓螺母,導致螺栓松動,風機倒塌。應該講增加滑度,扭矩值必須高而不是扭矩值低,這最起碼的常識不懂是造成風機倒塌的罪魁禍首。

  我們來計算一下以下數據做個對比就全清楚了:

  比如M64規格螺栓截面積是2680(mm)2,10.9級

  (1)預緊力1750×摩擦系數0.11×直徑M64 = 12320N·m

  (2)預緊力1750×摩擦系數0.15×直徑M64 = 16800N·m

  二者相比同樣規格M64扭矩緊固力相差4480 N·m,相當于少M42規格10.9級高強度螺栓扭矩緊固力的值。

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 大規模風電場對電力系統穩定性影響的研究
閱讀下文 >> 低電壓穿越(LVRT)介紹

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