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风力发电机组的所用的风叶连接螺栓的故障处理步骤

 

        风力发电机组的运行环境恶劣,载荷工况复杂,随着机组的长期运行,螺栓的疲劳断裂几乎不可避免。如何才能高效的查找螺栓断裂的真正原因大都是因为风机叶片螺栓疲劳断裂所造成的,如何处理?需要从源头开始逐步按步骤分析检查并相应处理。

一、问题信息收集

        叶片螺栓发生断裂后,断裂现场是问题分析的重要信息来源,故障现场保护及信息的及时传递尤为重要,主要应有以下内容:
        1、  文字信息:文字描述是对风机问题发生过程的详细反馈,主要对故障发生前后,风机运行的异常情况进行描述,应包含机型的相关信息。
        2、  图片信息:图片是对问题最直接的反馈媒介,是文字信息的补充,应包含:
        断裂螺栓相对位置:一般以吊装时候标记的“0”度位置开始,顺时针计数、标记,要对断裂螺栓的位置进行拍照;
        螺栓断裂位置:叶片螺栓为双头螺柱,拧入叶片侧为平头形式,而在轮毂侧为内六角形式,要对螺栓断裂位置进行拍照;
        螺栓断口:螺栓断口包含有断裂形式的重要信息,要对断进行清晰的宏观、微观拍照;

        叶片螺栓出厂要求有螺栓的追溯信息:包括螺栓的厂家、规格、批次信息等,需要进行拍照。

二、问题临时处理

        叶片螺栓断裂往往包含比较复杂的原因,对于问题的分析及定责一般都需要较长的时间周期,因此故障发生后,尽快实施临时处理措施,恢复风机运行。临时处理措施主要应有以下内容:
1、  问题处理准备:
        方案制定:问题的临时处理方案需要有专业技术部门的会签或审批。
        物料准备:问题需要对螺栓进行更换,更换之前应将螺栓、螺母、垫片、润滑剂等物料准备齐全,确定安装力矩等施工参数,同时也应检查力矩扳手等安装工具。
2、问题处理与记录:
        问题处理:在确认问题处理方案及物料无误后,进行故障处理。

处理的记录:问题处理完,除了要限功率运行一段时间外,还需对问题的处理情况进行记录,应包括:更换螺栓的数量、位置、螺栓的厂家、批次、扭矩系数等信息。

三、直接原因分析

        叶片螺栓发生断裂,螺栓本身是否合格是首先需要进行确认的,对于螺栓本身的调查可以找到问题的直接原因或相关提示。调查一般包含以下内容:
        1、螺栓的断裂形式:一般来讲,从螺栓的断口就可以初步判定螺栓断裂是疲劳断裂还是极限断裂。在假设螺栓合格的情况下,如果是疲劳断裂就要考虑疲劳源,如果是极限断裂就要考虑拉力来源。
        2、螺栓的失效分析:螺栓的失效分析一般委托有CNAS认证的专业机构进行,通过对螺栓的材质、机械性能、断裂形式等全面分析,确定其失效模式。如果发现螺栓本身存在缺陷,那很可能问题批量存在,在后续调查及问题处理时就要重点关注。
        3、螺栓安装工艺调查:螺栓的疲劳断裂一般是由于螺栓没有打紧,而极限断裂往往是螺栓打的过紧,因此需要迅速排查施工工艺,包括力矩选择、润滑剂及相关内容。

        4、风机的运行环境:叶片螺栓断裂可能与风机的运行环境有关,比如大风急停、超低温运行、关联部件损坏等等,都可能导致螺栓的断裂。

四、根本原因分析

        只有进行全面、系统的质量调查,才有助于找到根本原因,制定有效对策。质量调查需包含以下内容:
        1、  螺栓的设计:包含螺栓的选型、技术参数等,除此之外还要调查螺栓在预定的运行环境下(包括的设计载荷、疲劳寿命等)的设计要求,一般看设计裕度是否满足要求。
        2、  螺栓的生产:包含螺栓从原材料的选择、检验,热处理、机加工、表面处理,无损检测和性能测试等环节,根据技术协议、企业标准、行业标准、国家标准甚至国际标准进行全生产过程调查。
        3、  叶片的生产:叶片螺栓主要连接轮毂和叶片,载荷快速淬火炉的主要来源就是叶片,因此叶片的重量、重心、叶根螺栓孔及螺栓安装的质量都需要进行排查。三支叶片不平衡、叶根螺栓孔垂直度不合格等都可能间接造成叶片螺栓断裂。
        4、  现场吊装:吊装一般是由第三方实施完成,在技术交底过程中,可能会忽视部分技术细节,加之对人员设备能力的管控力度以及现场环境等原因,出现操作疏忽或不规范的情况也不无可能,因此对吊装过程的环境(风沙雨雪冰)、润滑剂涂抹、力矩标识、力矩的交叉和分次打紧等工作环节应重点调查,需要有吊装过程的详细记录或影像资料。

        5、  运行维护:风机的运行维护也是比较重要的环节,维护的频次及选择的技术参数和工具都会对螺栓产生一定影响。如果频次过低,则不能及时发现已经断裂的螺栓,可能会导致更多螺栓断裂;如果维护力矩不当(设定不当或设备输出不当),可能无法检出紧固力不足螺栓或使螺栓超出安全紧固力值。

五、问题纠正预防

        通过对现场直接原因的调查和对螺栓全生命周期的调查,找出异常环节,要根据电子散热器的其重要程度进行等级区分,制定解决措施和改善对策,对策主要从人、机、料、法、环、测六个方面着手。同时也应举一反三,做好同类问题的排查、预防和纠正。
六、处理效果验证
问题处理效果跟踪主要分两部分:
        1、  对于风机故障处理效果:处理后要对故障处理后的风机进行一段时间的限功率,另一方面,还应定期上塔对更换后的螺栓力矩、力矩标识等进行检查,保证问题处理效果。
        2、对于生产制造环节:通过PDCA循环的方式,保证各项改进的真正落实。
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发布时间:2018-12-14
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