风电某项目现场发电机和叶轮联接高强度螺栓问题的处理方法

　　摘要：本文以内蒙古风电某项目现场97#和53#风机为例，总结发电机和叶轮联结高强度螺栓卡死和断裂问题处理的方法。
　　关键词：高强度螺栓，问题，处理，方法
　　一、高强度螺栓简介
　　高强度螺栓：是指螺栓性能等级8.8、10.9和12.9，螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火）。
　　高强度螺栓连接的原理：它是用特制的扳手上紧螺帽，使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力，通过螺帽和垫板，对被连接件也产生了同样大小的预压力。在预压力作用下，沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力，因此，只要轴力小于此摩擦力，构件便不会滑移，连接就不会受到破坏。高强度螺栓一般用于永久连接，预紧力矩后不可重复使用。
　　高强度螺栓连接具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳、以及在动力荷载作用下不致松动等优点，因此在风力发电机组机这类机械性能要求较高的结构件上，它是主要联结方式。
　　二、联结螺栓卡死和断裂问题描述
　　在内蒙古某风电项目现场，风电机组安装公司在97#风机上紧固发电机和叶轮联结螺栓，使用液压扳手第二次紧固时，螺栓就卡死不能继续旋紧，因此螺栓并没有进行第三次力矩紧固，螺栓头部露出大约30mm。共有4副螺栓卡死。
　　安装公司在53#风机上使用液压扳手第三次紧固力矩时，直接将4副螺栓扭断，螺栓头部被整体去除，断裂的螺栓螺纹部分留在动轴法兰和轮毂法兰的螺栓孔中。
　　三、联结螺栓卡死和断裂原因简单分析
　　发电机动轴和轮毂联结螺栓紧固时卡死和断裂，从现场法兰螺栓孔螺纹查看，螺纹中有明显的钢渣，初步分析断裂原因为现场没有使用丝锥攻丝，再加上操作人员使用液压扳手紧固螺栓时增加力矩过快综合造成的。
　　四、联结螺栓卡死和断裂问题处理方法
　　（一）、联结螺栓卡死的处理
　　1、取出工具的选择
　　97#风机动轴和轮毂法兰联结螺栓有4个卡死，但是没有断裂，因此考虑使用专用工具从螺栓孔中整体取出，因联结螺栓规格为M36，而且紧固力矩较大，选用增力比1：33的增力包+力矩扳手实施取出工作。
　　2、详细操作步骤
　　（1）、根据螺栓规格为M36，选用与增力包联结规格为55mm的厚壁套筒头。
　　（2）、根据螺栓在法兰面的位置，选择可以稳固安装增力包反作用力臂的方向，由于增力包的反作用力臂长度在不同规格螺栓接触面并不一致，在力臂安装接触面较小时，可以采用在邻近螺栓头上额外放置套筒头的方法。由于动轴和轮毂联结法兰面此时为竖直状态，安装操作增力包时要注意防止坠落伤人。
　　（3）、两个人配合操作，动轴侧的一个人使用力矩扳手向增力包施加力矩，另一个人在轮毂内使用手电观察螺栓旋动情况。
　　（4）、力矩扳手使用要点：
　　首先将力矩扳手调整到120N•m，然后按照顺时针右旋方向缓慢旋动力矩扳手，达到力矩值后，停上1分钟左右，使螺栓散去因增加力矩时产生的热量。
　　然后再加力矩值到130N•m，达到力矩值后，再停上1分钟；
　　然后再加力矩值到135N•m，在、再停上1分钟；
　　最后加到140N•m，停止2分钟；
　　松开增力包力矩，调整旋转方向为逆时针左旋方向，将增力包一次性旋出。
　　注意：轮毂内观察者要仔细查看螺栓头旋动方向和旋动量大小，及时向操作力矩扳手的人传递信息，同时用废磁钢块清理螺栓和铸件的钢屑。
　　两人配合，轮换打力矩，反复进行第（4）步操作，经过连续4-6小时的操作，可以将卡死的螺栓取出。取出螺栓后，使用丝锥将铸件螺栓孔重新攻丝，最后重新联结对应规格螺栓。
　　（二）、联结螺栓断裂的处理
　　1、取出工具的选择
　　53#风机动轴和轮毂法兰联结螺栓有4个断裂，因断裂螺栓没有六角头，无法使用增力包，同时现场有的断头螺栓取出器均小于M36，因此先后试用了三种工具。
　　第一次试用比螺栓规格小的麻花钻头钻孔，因螺栓为合金结构钢材质，屈服强度高，麻花钻头无法钻入到螺栓中；
　　第二次试用圆柱形模具电磨头，打磨效果不好，也不容易操作电磨；
　　第三次试用锥形模具电磨头打磨，尽管打磨时间较长，但是效果较好。
　　2、详细操作步骤
　　（1）、选择直径与螺栓孔匹配的锥形电磨头，在模具电磨紧固后开始打磨螺栓；
　　（2）、首先打磨断裂螺栓的中部，直到沿螺栓方向磨穿断裂螺栓的断裂面；
　　（注意：用废磁钢头及时吸出打磨出的铁粉）
　　（3）、逐渐扩大打磨螺栓孔的面积，彻底磨平所有螺纹部分；
　　（4）、铁锤和錾子将剩余的钢环敲击冲出。
　　（5）、取出螺栓后，继续打磨将螺栓孔扩大孔径，直到可使用同规格六角头螺栓。
　　采用以上方法取出53#风机2个螺栓历时10天。
　　五、总结
　　由上述联结螺栓问题处理的过程我总结如下：
　　1、 严把现场安装质量关
　　风机在现场安装前，机舱、发电机和叶轮联结螺栓螺纹孔必须过丝，紧固螺栓力矩时必须严格按照规程操作电动、液压扳手。
　　2、 建议
　　对所有螺栓问题的处理过程和方法编制成可操作的流程性文件。
　　在此本人根据内蒙古某风电现场和以及在装配车间实习的情况，提出一个简单的“螺栓问题处理流程”的构想，具体步骤如下：
　　（1）、确定流程所控制的螺栓的种类。如按照场所分为总装的、现场的，按照材质强度和力矩值分为重要控制和一般控制等等。
　　（2）、确定流程的主要负责部门/岗位和涉及部门/岗位。在项目现场的螺栓问题是由质量服务质控和服务吊装组共同完成的，主要责任部门均不明确。
　　（3）确定流程触发的条件。如车间和现场反馈的螺栓卡死和断裂报告。
　　（4）确定流程处理过程和方法。针对不同螺栓问题，根据螺栓规格，材质，螺纹特点，联结部位材质和外形尺寸状况，现场操作空间和环境，选择合适的取出工具，如增力包、力矩扳手、断头螺栓取出器、麻花钻头、电磨等。
　　（5）确定流程的最终解决方案。取出螺栓后在保证质量的前提下，有替代问题螺栓的方法和部件，还需要进一步讨论和确定。[!--empirenews.page--]
　　（6）确定流程优化的方法。每年由主要责任部门搜集整理各总装厂和项目现场出现的各种螺栓问题资料，编制成《公司螺栓问题处理手册》，使螺栓问题处理流程标准化、规范化和系统化。
　　参考文献：
　　1、《GB/T5782-2000六角头螺栓》
　　2、《GB/T3077-1999合金结构钢》

《风电某项目现场发电机和叶轮联接高强度螺栓问题的处理方法》

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