结论与探讨:
1、高强度螺栓是风力发电机组中极其重要的连接件,它直接影响着风电结构的承载能力、使用寿命与安全性能。因此螺栓的安全设计及校核是风力发电机组结构中非常关键的部分。我厂根据国外与国内先进经验在多年的生产实践,风机安全运营新课题上同仁应在选材、加工工艺、热处理工艺、表面处理以及正确的安装等各个环节,都应制定了严格的规范和要求,并切实加以执行。
风力发电机组由于工作环境条件比较恶劣,1.5MW~2MW一台风机自重达250吨左右,机舱加叶片约130吨靠塔架支撑,所以风电机组三个重要载重部位最重要的①叶轮与轮毂机舱连接高强度螺栓约200套~300套螺栓连接副;②主力大盘法兰塔筒连接高强度螺栓约300套左右连接副; ③特别是地脚基础部分连接用的高强度地脚螺栓连接副,每台风力发电机组大约120~180套,是分别载重130吨机舱组及叶片及整机250吨。这些连接紧固用的高强度螺栓连接副均处于十分关键重要的部位,对风机的安全运行起着至关重要的安全保障作用。目前国外工业发达国家如德国、丹麦、美国、日本等在风机用大直径、高强度螺栓制造方面有几十年成熟历史,质量控制可靠到位,使用安全系数较高。中型风机2MW以上机组未发生因螺栓断裂而引起整机倒塌案例。
我们建议三大重要部位在2.5MW以上风机上(自重280吨左右,另5MW~6MW 400吨左右),这些关键部位的大直径高强度螺栓连接副应从国外进口(其他非关键部位则国内采购),以确保风力发电机组运行的安全可靠。以用人民币十多万元左右螺栓代价(进口螺栓质保期二十年以上不需更换)仅1%左右保障二~三千万元整机不倒塌是绝对值得的。
2、加强风电机组的在线状态系统安全监测。如对风电机组传动链部件(转轴、齿轮箱与发电机)的监测、振动的监测、螺栓松动检测、油液的监测、温度的监测、防火监测、过程参数监测以及特性参数检查等。目前许多监测项目如基于系统识别或基于观测器的方法,还没有能应用到风电机组中。
加强离线状态监测,监测人员应用便携式采集设备定期为风机机组传动系统等进行数据采集并进行数据分析。根据数据分析结果,结合运行情况对风力发电机组作出安全状态评估,指出故障位置以及故障的严重程度及时处理。只有在线与离线监测结合起来,才能起到互补作用,保障风电机组安全运营。
3、强调与突出高强度螺栓连接副实际使用预紧扭矩最低值概念,在施拧中确保预紧扭矩最低值(见附表),这样可预防高强度螺栓因施拧不当,未真正达到紧固要求而造成的延迟断裂等重大隐患问题。
4、建立风机配件供应商淘汰机制:(整机设计及整机供应商质量还是可靠的)如果在三年内配件供应商因其配件不合格本身质量问题,造成风机倒塌或垂头等重大质量事故六起以上的,应坚决公开曝光,造成损失应按实赔偿不能少赔轻罚,并淘汰出局。以此敲响警钟,警示同行业风机配件供应商。
原上海振华港机是全国起重港口企业的楷模,进入全国500强,受到中央领导的多次关怀。他们的先进管理模式、理念、科学发展观、创新开拓精神将企业成功推向世界港口龙头企业,创造出历史辉煌业绩,成功经验值得各行业学习。
由于多种原因百密一疏,轻易相信了下属高强度螺栓等配套企业恒定的质量,造成部分配套吊机失误,影响了整机的产品质量……,加之金融危机的影响造成吊机订单减少。从原来股票价格从32.80元下降到4块多,连续三年亏损。
这教训也应引起风电行业的高度重视,同时我们相信振华港机重振雄风一定会走出低谷,再创历史新的辉煌。
提倡风电行业整机与配件供应商为进一步提高产品质量,为中国风机达到世界同类质量与寿命为前提,不进行竞相低价竞争获得订单商机,参考国外同类产品价格为基数,同国际价格接轨或打七折价,像国内成品油参考国际市场定价机制上下浮动。
价廉伤企,低价伤质。延长风机寿命,提高发电总量,增加经济效益,减少投资摊派成本,适当保证风机整机与配件基本利润,风机制造商与风场企业实现双赢,保证风电行业长期繁荣景气。促进提高风机质量,延长整机使用达20~30年寿命,这才是风机行业整机与配件供应商的根本目的。
5、吸取前苏联切尔诺贝利核电与日本东电核泄漏经验,建议政府给予行业政策倾斜支持。以风电代部分核电,扩大风电在低碳经济及总发电量的比重,请各级地方政府、国家电网大力支持及并网等技术和政策扶助倾斜,加强提高财政支持力度。以高质量安全风机稳定电源输出,满足工农业民用电的需求,使风电事业在未来几十年在国民经济中发挥更大的作用。
造成风电机组倒塌的原因是多方面的,但由于高强度螺栓断裂造成是大概率的。高强度紧固件在风电机组中,安全重要性是不容置疑的,正确的扭矩系数的确定,预紧力和预紧扭矩最低值的规范化,要树立紧固力矩大于使用高强度螺栓屈服强度的80%以上的紧固锁紧理念以及行之有效的安装方法等等。这些是我们高强度螺栓制造行业共同研究的课题,只有解决好这些问题,才能确保风电机组连接紧固件不失效,才能真正避免高强度螺栓连接副在风电机组中的防疲劳、松动、延迟断裂等事故,保证风电机组的安全可靠运行是行业幸事。
我们认为:如果风电机组高强度螺栓连接副能按附表所列参考数据规范施拧连接,那么风机在高空振动状态下,整机连接紧固整体抗震可确保紧固二十年不断裂是没问题的,是安全可靠的。
在各级政府行业协会及风电领军企业领导的关心支持指导下,坚持科学原理,以质量为生命,进一步稳定提高风机整体质量,开发更大的国内陆海市场。并将整机样机、主机、主配件培育进军美洲、亚非国际市场。以优质的中价的中国风机,赢得世界的青睐。若干年后茁壮成长为国际区域大市场,风电行业有着无限光明的前景。
此系技术探讨,不当之处敬请领导专家同仁们指导指正。