2021年10月17日-20日，2021北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“國際成熟風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“國際新興風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維發(fā)展論壇上，中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司風(fēng)電事業(yè)部質(zhì)量部部長盧勇發(fā)表了題為《風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓監(jiān)測技術(shù)研究及施工質(zhì)量保證》的主題演講。

　　

　　盧勇：各位風(fēng)電同仁，大家下午好！我是來自中車株洲的盧勇，下面由我向大家分享風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓監(jiān)測技術(shù)研究及施工質(zhì)量保證。

　　

　　我的分享分為五部分，第一是螺旋監(jiān)測的背景和意義。其實(shí)在質(zhì)量管理領(lǐng)域，螺絲的故事有時候稱之為事故，這是非常經(jīng)典的，在百度上面搜螺栓事故，基本上不是空難就是毀家滅國的故事。因此螺栓應(yīng)該是非常危險(xiǎn)的物料，那么在風(fēng)電整機(jī)領(lǐng)域，基本上所有的大型部件的連接，不管是結(jié)構(gòu)件還是承載件，都是高強(qiáng)度螺栓起到連接作用，因此高強(qiáng)度螺栓應(yīng)該說是風(fēng)機(jī)各個部件可靠連接和運(yùn)行的保障。

　　

　　高強(qiáng)度螺栓，尤其是塔筒還有主軸螺栓，不僅起到結(jié)構(gòu)連接的作用，還承載非常大的膠片載荷。螺栓設(shè)計(jì),目標(biāo)是預(yù)警力，只有預(yù)警力滿足要求以后，才能保證機(jī)組可靠運(yùn)行。目前有兩種比較普遍的方式，一種是扭矩法，只能通過扭矩系數(shù)的轉(zhuǎn)換，最后看壓泵的壓力值。拉伸法相對好一些，可以直接設(shè)定值，但是沒有監(jiān)測。

　　

　　右邊這兩個圖，其中一個圖隨著預(yù)警力的變化而變化，在預(yù)警力只有50%的時候，等效頻率會是原來的兩倍。這是螺栓壽命隨著預(yù)警力變化的曲線，當(dāng)預(yù)警力變化不到30%的時候，壽命會下降至原來的三分之一。這個可能不同的螺栓有一定的區(qū)別，但是總體趨勢是不會改變的。因此螺栓對現(xiàn)場施工是一個關(guān)鍵工序也是一個特殊的過程。

　　

　　目前隨著風(fēng)電機(jī)組大型化，尤其是這兩年陸上風(fēng)機(jī)6兆瓦，最大葉片到了葉輪直徑190米以上。目前風(fēng)電整機(jī)應(yīng)該是處于精細(xì)化設(shè)計(jì)的一個階段。高強(qiáng)度螺栓受制于結(jié)構(gòu)的布局以及成本的壓力，設(shè)計(jì)比早期的機(jī)組是在逐步的降低。這一背景下，怎么保證螺栓的施工預(yù)警力滿足設(shè)計(jì)要求，螺栓預(yù)警測試研究和應(yīng)用顯得非常急迫和重要。

　　

　　第二部分，在螺栓預(yù)警監(jiān)測過程中經(jīng)典案例。我們在這些年至少監(jiān)測了上百臺高強(qiáng)度螺栓預(yù)警力，其中一些典型的案例超出普遍的認(rèn)知。第一個案例是螺栓潤滑劑的涂抹，眾所周知潤滑劑肯定會影響系數(shù)，最終影響預(yù)警力，影響有多大？不同的螺栓不一樣。在風(fēng)機(jī)上做的案例，半涂抹和全涂抹影響力在30%左右，其他螺旋可能會有一定的區(qū)別?；谄毡榈恼J(rèn)知，大概是30%，但是后面在這案例里，有一臺風(fēng)機(jī)的涂抹表面狀態(tài)，不是完全滿足規(guī)范，但是在螺紋咬合部位來說還是可以的。評估的時候，認(rèn)為會比預(yù)警力稍微偏低一點(diǎn)，但是還是滿足要求的。

　　

　　第二個案例分享現(xiàn)場安裝螺栓銹蝕，因?yàn)樘厥獾那闆r現(xiàn)場客觀的存儲條件，潮濕天氣因素的影響，確實(shí)存在螺栓銹蝕情況。大部分會棄之不用，對于左邊這個圖的情況，基于精度的要求，很難和業(yè)主或者總包方說不能用。這是湖北的風(fēng)場，當(dāng)時螺栓有銹蝕，也讓客戶不要用，但是基于現(xiàn)場調(diào)轉(zhuǎn)的精度，我們認(rèn)為銹蝕相對來說沒有那么嚴(yán)重的，基本能夠滿足下限要求。但是裝以后，基于質(zhì)量管理和保險(xiǎn)起見，后面進(jìn)行了測試，最后測出來的結(jié)果非常吃驚，預(yù)警力比設(shè)計(jì)下限低了很多，這是測試的雷達(dá)圖，大家可以看一下。因此螺栓銹蝕對影響非常大，后面也進(jìn)一步咨詢了其他螺栓廠家以及專家，他們認(rèn)為銹蝕對于螺栓的影響大概是三個方面，一是流級系數(shù)，另外銹蝕可能會影響螺栓表面的涂層狀態(tài)，從而導(dǎo)致表面涂層受到影響。第三是螺紋精度，銹蝕產(chǎn)生腐蝕可能會造成螺紋咬合地方，進(jìn)一步降低螺栓的疲勞壽命。

　　

　　第三個案例是泥沙等異物，我們在其中一臺風(fēng)機(jī)測試時，別的地方的螺栓都是可以的，但是在這個位置測出來低很多。目標(biāo)值是800左右，測出來只有三百，當(dāng)時認(rèn)為施工過程應(yīng)該還是管控比較可以。但是那個位置的螺栓就是不行，后續(xù)拆出來看了一下，結(jié)果是什么？因?yàn)楫?dāng)時條件，他們爬上爬下以后，在螺紋孔和螺栓表面沾上了泥沙。在原來的理解里，可能有一些影響，但確實(shí)沒有想到影響特別大。后面把幾個螺栓清洗以后重新涂抹潤滑劑，就可以滿足設(shè)計(jì)要求，這也超出了之前一些認(rèn)知。

　　

　　最后一個案例分享的是人員作業(yè)，在風(fēng)電行業(yè)人員的流動非常頻繁，新的施工人員進(jìn)場這些東西非常多，會導(dǎo)致使用規(guī)范方面可能存在很多不確定性。我們有一個風(fēng)場，當(dāng)時換了一批施工隊(duì)，其中有一些新人進(jìn)來做作業(yè)，最后做完以后的結(jié)果是左邊這個圖，沒有達(dá)到預(yù)警力的要求，后面換了更熟悉的人測試，達(dá)到了要求，而且進(jìn)一步提升。說明預(yù)警力測試非常重要的一點(diǎn)，現(xiàn)場的人員很難保證所有人都能夠完全按施工規(guī)范進(jìn)行作業(yè)。

　　

　　第三部分對螺栓預(yù)緊力監(jiān)測技術(shù)介紹，主要講基本原理?；驹硎抢寐菟ㄔ陟o止?fàn)顟B(tài)下和受力狀態(tài)下，由于長度不同，超聲波在其中傳播時間不一樣。利用這兩個差不同，得到拉伸程度，把它的預(yù)警力計(jì)算出來，這是比較簡單的原理。目前業(yè)內(nèi)爭論比較多的三種手段，一個是壓電測試，還有電磁橫波和雙波的測試。但是由于風(fēng)電行業(yè)整機(jī)螺栓數(shù)量比較多，效率角度和準(zhǔn)確率角度比較推薦電磁雙波測量，因?yàn)樾适潜容^高，而且三種設(shè)備測量精度是差不多的。

　　

　　最后總結(jié)與展望，目前這項(xiàng)工作已經(jīng)開展幾年了，未來要做的工作構(gòu)建高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊力數(shù)據(jù)庫，一方面定期開展螺栓預(yù)警測試，另一方面就是開展螺栓實(shí)時預(yù)警在線監(jiān)測，根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)做螺栓生命預(yù)測，同時改進(jìn)整機(jī)的螺栓設(shè)計(jì)。目前在3060碳達(dá)峰碳中和的背景下，風(fēng)電的發(fā)展會更好，螺栓預(yù)緊力監(jiān)測，以終為始，直接測量預(yù)緊力，保證施工與設(shè)計(jì)的符合性，為風(fēng)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

　　

　　可以預(yù)見后續(xù)高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊力監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展會更加迅速，其工程化應(yīng)用前景會更加廣闊。風(fēng)電行業(yè)遇到的很多問題、疑難雜癥其實(shí)大部分都是共性問題，做為質(zhì)量管理人員，非常希望與各位同行朋友進(jìn)行交流與分享，共同助力行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。謝謝各位！

　　

　?。ǜ鶕?jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）