結論與探討:
1、高強度螺栓是風力發電機組中極其重要的連接件,它直接影響著風電結構的承載能力、使用壽命與安全性能。因此螺栓的安全設計及校核是風力發電機組結構中非常關鍵的部分。我廠根據國外與國內先進經驗在多年的生產實踐,風機安全運營新課題上同仁應在選材、加工工藝、熱處理工藝、表面處理以及正確的安裝等各個環節,都應制定了嚴格的規范和要求,并切實加以執行。
風力發電機組由于工作環境條件比較惡劣,1.5MW~2MW一臺風機自重達250噸左右,機艙加葉片約130噸靠塔架支撐,所以風電機組三個重要載重部位最重要的①葉輪與輪轂機艙連接高強度螺栓約200套~300套螺栓連接副;②主力大盤法蘭塔筒連接高強度螺栓約300套左右連接副; ③特別是地腳基礎部分連接用的高強度地腳螺栓連接副,每臺風力發電機組大約120~180套,是分別載重130噸機艙組及葉片及整機250噸。這些連接緊固用的高強度螺栓連接副均處于十分關鍵重要的部位,對風機的安全運行起著至關重要的安全保障作用。目前國外工業發達國家如德國、丹麥、美國、日本等在風機用大直徑、高強度螺栓制造方面有幾十年成熟歷史,質量控制可靠到位,使用安全系數較高。中型風機2MW以上機組未發生因螺栓斷裂而引起整機倒塌案例。
我們建議三大重要部位在2.5MW以上風機上(自重280噸左右,另5MW~6MW 400噸左右),這些關鍵部位的大直徑高強度螺栓連接副應從國外進口(其他非關鍵部位則國內采購),以確保風力發電機組運行的安全可靠。以用人民幣十多萬元左右螺栓代價(進口螺栓質保期二十年以上不需更換)僅1%左右保障二~三千萬元整機不倒塌是絕對值得的。
2、加強風電機組的在線狀態系統安全監測。如對風電機組傳動鏈部件(轉軸、齒輪箱與發電機)的監測、振動的監測、螺栓松動檢測、油液的監測、溫度的監測、防火監測、過程參數監測以及特性參數檢查等。目前許多監測項目如基于系統識別或基于觀測器的方法,還沒有能應用到風電機組中。
加強離線狀態監測,監測人員應用便攜式采集設備定期為風機機組傳動系統等進行數據采集并進行數據分析。根據數據分析結果,結合運行情況對風力發電機組作出安全狀態評估,指出故障位置以及故障的嚴重程度及時處理。只有在線與離線監測結合起來,才能起到互補作用,保障風電機組安全運營。
3、強調與突出高強度螺栓連接副實際使用預緊扭矩最低值概念,在施擰中確保預緊扭矩最低值(見附表),這樣可預防高強度螺栓因施擰不當,未真正達到緊固要求而造成的延遲斷裂等重大隱患問題。
4、建立風機配件供應商淘汰機制:(整機設計及整機供應商質量還是可靠的)如果在三年內配件供應商因其配件不合格本身質量問題,造成風機倒塌或垂頭等重大質量事故六起以上的,應堅決公開曝光,造成損失應按實賠償不能少賠輕罰,并淘汰出局。以此敲響警鐘,警示同行業風機配件供應商。
原上海振華港機是全國起重港口企業的楷模,進入全國500強,受到中央領導的多次關懷。他們的先進管理模式、理念、科學發展觀、創新開拓精神將企業成功推向世界港口龍頭企業,創造出歷史輝煌業績,成功經驗值得各行業學習。
由于多種原因百密一疏,輕易相信了下屬高強度螺栓等配套企業恒定的質量,造成部分配套吊機失誤,影響了整機的產品質量……,加之金融危機的影響造成吊機訂單減少。從原來股票價格從32.80元下降到4塊多,連續三年虧損。
這教訓也應引起風電行業的高度重視,同時我們相信振華港機重振雄風一定會走出低谷,再創歷史新的輝煌。
提倡風電行業整機與配件供應商為進一步提高產品質量,為中國風機達到世界同類質量與壽命為前提,不進行競相低價競爭獲得訂單商機,參考國外同類產品價格為基數,同國際價格接軌或打七折價,像國內成品油參考國際市場定價機制上下浮動。
價廉傷企,低價傷質。延長風機壽命,提高發電總量,增加經濟效益,減少投資攤派成本,適當保證風機整機與配件基本利潤,風機制造商與風場企業實現雙贏,保證風電行業長期繁榮景氣。促進提高風機質量,延長整機使用達20~30年壽命,這才是風機行業整機與配件供應商的根本目的。
5、吸取前蘇聯切爾諾貝利核電與日本東電核泄漏經驗,建議政府給予行業政策傾斜支持。以風電代部分核電,擴大風電在低碳經濟及總發電量的比重,請各級地方政府、國家電網大力支持及并網等技術和政策扶助傾斜,加強提高財政支持力度。以高質量安全風機穩定電源輸出,滿足工農業民用電的需求,使風電事業在未來幾十年在國民經濟中發揮更大的作用。
造成風電機組倒塌的原因是多方面的,但由于高強度螺栓斷裂造成是大概率的。高強度緊固件在風電機組中,安全重要性是不容置疑的,正確的扭矩系數的確定,預緊力和預緊扭矩最低值的規范化,要樹立緊固力矩大于使用高強度螺栓屈服強度的80%以上的緊固鎖緊理念以及行之有效的安裝方法等等。這些是我們高強度螺栓制造行業共同研究的課題,只有解決好這些問題,才能確保風電機組連接緊固件不失效,才能真正避免高強度螺栓連接副在風電機組中的防疲勞、松動、延遲斷裂等事故,保證風電機組的安全可靠運行是行業幸事。
我們認為:如果風電機組高強度螺栓連接副能按附表所列參考數據規范施擰連接,那么風機在高空振動狀態下,整機連接緊固整體抗震可確保緊固二十年不斷裂是沒問題的,是安全可靠的。
在各級政府行業協會及風電領軍企業領導的關心支持指導下,堅持科學原理,以質量為生命,進一步穩定提高風機整體質量,開發更大的國內陸海市場。并將整機樣機、主機、主配件培育進軍美洲、亞非國際市場。以優質的中價的中國風機,贏得世界的青睞。若干年后茁壯成長為國際區域大市場,風電行業有著無限光明的前景。
此系技術探討,不當之處敬請領導專家同仁們指導指正。