一种风电机组高强螺栓紧固方法技术

本发明专利技术涉及一种风电机组高强螺栓紧固方法，属于风电机组机械工程技术领域。该方法采用自反作用垫圈，自反作用垫圈放置在风电机组高强螺栓螺母下，使用自反作用力臂液压机具紧固风电机组高强度螺栓，具体为：液压机具的液压驱动套筒下端和自反作用垫圈的导向齿相啮合，将反作用力传递到自反作用垫圈的齿面，采用屈服极限控制法紧固方式进行紧固，当螺栓被紧固到产生塑形变形时，即紧固梯度

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组高强螺栓紧固方法


[0001]本专利技术属于风电机组机械工程
，具体涉及一种风电机组高强螺栓紧固方法。

技术介绍

[0002]近年来，国内外风电发展势头迅猛。2018年底，我国风电累计装机达到1.84亿千瓦，我国继续保持全球第一风电装机、第一风电机组制造大国的地位。按照风电机组定检规范，每年需要对风电机组的所有高强螺栓进行一次力矩定检，经新能源公司云南分公司统计，每台风电机组螺栓定检费用约为3000元，每年用于所属风电场706台风电机组的螺栓力矩定检费用约为212万元。另据了解，国内有些风电场的风电机组从投产之日起高强螺栓断裂的事情时有发生，严重影响风电机组的安全运行。此外，塔筒高强螺栓如果发生松动或断裂，将导致塔筒振动增大，甚至造成倒塔事故。
[0003]从高强螺栓的断裂原因分析来看，螺栓存在质量问题的很少见，往往是存在设计缺陷、法兰盘工艺缺陷或在高强螺栓安装维护过程中由于螺栓紧固方式的局限造成预紧力不均匀、螺栓发生超拧、松动等情况导致螺栓疲劳断裂的情况居多。传统的液压扳手紧固方式由于反作用力臂的存在会产生偏载力，使螺栓受到反转力矩。反转力矩使螺栓螺母在相对转动过程中应力集中，大幅增大螺栓与螺母螺牙的摩擦力，而且摩擦力的增加是不可预估的，往往造成预紧力不均匀、螺栓发生超拧、松动等情况，最终导致螺栓疲劳断裂。
[0004]目前，各科研机构主要局限于螺栓断裂后的材质分析、断口的失效原因分析，对螺栓紧固方式的分析较少。对于风电高强螺栓的研究，吉林龙源风力发电有限公司朱哲等人的分析比较具有代表性，能够切合风电行业的特点。根据其研究，风电机组高强螺栓使用中的问题有：
①
由于高强度螺栓校验工具使用不规范，力矩扳手在使用前不校验或使用不合格的力矩扳手等，都会导致检修工艺和检修质量的不确定性；
②
高强度螺栓的校验过程中，检修人员的责任心、技术能力、更甚至是体力，都是校验质量的决定因素。在现场的实际检修工作中，曾经发生过检修人员擅自降低螺栓校验力矩，造成螺栓维护不到位的情况；
③
高强度螺栓校验时间跟随定期维护周期。高强度螺栓的过维护与欠维护状态都会是风电机组安全运行的隐患，高强度螺栓的过维护将会导致金属疲劳，影响螺栓的使用寿命，产生断裂、塑性变形、失效等后果；欠维护将会导致连接副摩擦力降低，产生预紧力减弱进而松动的后果。
[0005]从国内外研究情况看，各行业对螺栓紧固方式的研究普遍关注度较低，但从螺栓连接使用较多的石化行业首先得到了改变。英国UKOOA统计表明：每100起法兰泄漏事故，有81起是因为不正确的螺栓载荷，即预紧力不当造成的，传统的紧固方法成了法兰泄漏的罪魁祸首。中国设备管理协会无泄漏无松动螺栓施工技术中心在无反作用力臂紧固螺栓技术研究上已取得突破，将促进我国石化企业装备制造业的转型升级，彻底消除因法兰泄漏和螺栓松动引发的灾难性事故。
[0006]目前，在风电行业尚无风电机组高强螺栓使用自反作用、屈服法紧固方式的研究，
也无实际应用研究数据证明对防止螺栓断裂和松动更加有效，与其他紧固方式对比的研究基本保持空白。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种风电机组高强螺栓紧固方法，采用本专利技术方法紧固螺栓不需要额外的反作用力臂支靠，可实现螺栓载荷和预紧力的精确控制，减少螺栓的松动和疲劳，易于推广应用。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种风电机组高强螺栓紧固方法，采用自反作用垫圈；所述的自反作用垫圈中间设有圆孔，圆孔内设有定心螺牙环；自反作用垫圈的外圈均匀布设有多个导向齿；自反作用垫圈底部表面设有滚花条纹；顶部表面光滑；自反作用垫圈放置在风电机组高强螺栓螺母下，使用自反作用力臂液压机具紧固风电机组高强度螺栓，具体为：液压机具的液压驱动套筒下端和自反作用垫圈的导向齿相啮合，将反作用力传递到自反作用垫圈的齿面，采用屈服极限控制法紧固方式进行紧固，当螺栓被紧固到弹性变形结束，开始产生塑性变形时，即紧固梯度
△
M/
△
θ开始减小，当
△
M/
△
θ下降到达弹性变形阶段最大的紧固梯度（直线段确定的最大值）的50%时，判断此时达到螺栓的屈服极限点，停止紧固；
△
M表示螺栓扭矩的差值，
△
θ表示螺栓扭转角度的差值。
[0009]进一步，优选的是，圆孔内设有带有三圈螺纹的定心螺牙环。
[0010]进一步，优选的是，使用凯特克智能泵进行屈服极限控制法紧固方式进行紧固。
[0011]本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术提供的风电机组高强螺栓预紧固控制方法，通过采用自反作用紧固方式，减少紧固过程中螺栓与螺母不同心产生的偏载、弯矩；在风机塔筒第一、二层法兰高强度螺栓上，使用智能泵采用“屈服极限控制法”紧固，螺栓紧固过程基本不受摩擦力的影响，比普通扭矩紧固的效果要好得多，还能获得比普通扭矩紧固更大的预紧力，并且整个系统在智能紧固的监控下，不会造成螺栓过载、螺栓拉断等情况。本专利技术方法可充分挖掘紧固件的潜能，优化紧固件的尺寸，提高螺栓连接的疲劳寿命，有助于提高紧固的效率和实现轻量化设计，实现更加科学有效防止风电机组高强螺栓发生松动和断裂。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术实施例采用的自反作用力垫圈的主视结构示意图；图2为图1的A
‑
A剖视图；图3为本专利技术实施例采用的自反作用力垫圈的后视结构示意图；图4为图3的B
‑
B剖视图；图5为自反作用力垫圈工作原理图；其中，a为工作初始，b为操作时，c为工作结束；图6为本专利技术风电机组高强螺栓紧固方法的原理示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。
[0015]本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
[0016]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接
””
到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组高强螺栓紧固方法，其特征在于，采用自反作用垫圈；所述的自反作用垫圈中间设有圆孔，圆孔内设有定心螺牙环；自反作用垫圈的外圈均匀布设有多个导向齿；自反作用垫圈底部表面设有滚花条纹；顶部表面光滑；自反作用垫圈放置在风电机组高强螺栓螺母下，使用自反作用力臂液压机具紧固风电机组高强度螺栓，具体为：液压机具的液压驱动套筒下端和自反作用垫圈的导向齿相啮合，将反作用力传递到自反作用垫圈的齿面，采用屈服极限控制法紧固方式进行紧固，当螺栓被紧固到弹性变形结束，开始产生塑性变形时，即紧固梯度
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M/<...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶林，张华，王剑波，余罡，高跃，冯兴龙，张玖林，周盛龙，庞军，徐志伟，陈志才，王启江，田震，杨帅，冯斌，张时，
申请(专利权)人：华能昭觉风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：