Анализ на поддръжката на високоякостни болтове за вятърни турбини

Болтовете с висока якост са сърцевини, свързващи компоненти, широко използвани във вятърни турбини при сложни условия на натоварване. С бързото развитие на индустрията за вятърна енергия, непрекъснатото разширяване на вятърните турбини и удължаването на експлоатационния живот повдигнаха по-високи изисквания за оперативна безопасност и надеждност на поддръжка на високоякостните болтове. Традиционният режим на превантивна поддръжка, възприет понастоящем за високоякостни болтове във вятърни турбини, има очевидни ограничения и вече не може напълно да се адаптира към сложни условия на работа на място. Поради това е от съществено значение да се обобщят съществуващите дефекти в работата по поддръжката, да се оптимизират и надстроят ориентираните към полето процеси на поддръжка и да се насърчи преходът от периодична превантивна поддръжка към поддръжка въз основа на състоянието, така че да се гарантира безопасната и стабилна работа на вятърните турбини.

Вятърната енергия е един от най-бързо развиващите се сектори в новата енергийна индустрия. Свързаните към мрежата вятърни турбини служат като основно оборудване за генериране на вятърна енергия. С непрекъснатото въвеждане в експлоатация на нови блокове и остаряването на съществуващите блокове, контролът на качеството на поддръжката на оборудването се превърна в ключов фокус на експлоатацията и поддръжката на вятърната енергия. Въз основа на действителните работни условия на работещи вятърни турбини, тази статия систематично обобщава често срещаните проблеми ввисокоякостен болтподдръжка, анализира механичните принципи на затягане на болтовете и предлага мерки за контрол на качеството на целия процес, предоставяйки справка за усъвършенствана и базирана на състоянието поддръжка на високоякостни болтове във вятърни турбини.

 

1 Текущо състояние и проблеми на превантивната поддръжка за високоякостни болтове

1.1 Степени на якост и позиции на монтаж на високоякостни болтове

Във вятърните турбини се прилагат три типични степени на якост на болтове с висока якост: степен 8.8, степен 10.9 и степен 12.9. Различните степени се съгласуват според характеристиките на натоварването, вибрациите и напрежението на различните структурни позиции. Болтовете от клас 8.8 обикновено се използват за връзки между генератори и енкодери, както и между контактни пръстени и скоростни кутии на модули с управление на стъпката. Болтовете от степен 10.9 са широко разпространени за критични носещи връзки, включително съединения на нож-главина, съединения на главина-главен вал и връзки на сегменти на кула. Болтове клас 12.9 се прилагат за връзки с тежък режим на работа, като например съединения между главния вал и компресионните пръстени.

1.2 Основни недостатъци в текущата превантивна поддръжка

1.2.1 Фиксирани цикли на поддръжка, водещи до рискове от прекомерна поддръжка и недостатъчна поддръжка

Понастоящем проверката и калибрирането на високоякостни болтове стриктно следват фиксирани периодични цикли на поддръжка, без диференцирано управление въз основа на експлоатационния живот, действителното натоварване и честотата на вибрациите. Това обикновено води до прекомерна или недостатъчна поддръжка, като и двете крият потенциални опасности за безопасността. Прекомерното многократно затягане причинява циклична умора на метала, ускорява стареенето на материала и може да доведе до пластична деформация, пукнатини или дори счупване на болта. Неадекватната поддръжка намалява силата на триене на болтовите връзки и отслабва предварителното натоварване, което в крайна сметка причинява разхлабване на болта и повреда на връзката, което се отразява неблагоприятно на стабилността на модула.

1.2.2 Нестандартно използване на инструменти за поддръжка и непълни работни спецификации

Съществуващите разпоредби за поддръжка не определят ясно приложимите сценарии и методи на работа за различни инструменти, съответстващи на болтове с различни степени и позиции на монтаж, включително ръчни динамометрични ключове, множители на въртящ момент и хидравлични динамометрични ключове. Това води до неподредени и непоследователни полеви операции. Освен това някои динамометрични ключове не се калибрират преди употреба и понякога се използват неквалифицирани или просрочени инструменти, което води до неточни стойности на въртящия момент, нестандартни процеси и неконтролируемо качество на поддръжката.

1.2.3 Нередовни човешки операции, причиняващи рискове за качеството на ръчно

Качеството на калибриране нависокоякостни болтове се определя пряко от отговорността, професионалните умения и оперативната стандартизация на персонала по поддръжката. При действителна работа на място са възникнали нередовни поведения като произволно намаляване на въртящия момент при калибриране и опростяване на процедурите за затягане, което води до недостатъчно предварително натоварване и нестандартно качество на поддръжката. Дългосрочната работа при такива условия лесно причинява разхлабване и повреда на болтовите връзки, което сериозно застрашава безопасността на устройството.

2 основни принципа на затягане на болтове с висока якост

2.1 Промяна на напрежението по време на затягане на болта

По време на затягане болтът е подложен на напрежение, докато свързаните компоненти понасят натиск. Състоянието на напрежение се променя динамично с ъгъла на затягане и може да бъде разделено на четири етапа:

Първоначален етап на затягане: Болтът не е напълно закрепен към свързаната повърхност, което води до нулева сила на натиск. Съществува само незначително триене на резбата и моментът на затягане остава нисък.

Етап на ефективно затягане: След като болтът докосне напълно свързаната повърхност, започва формалното затягане. Както силата на компресия, така и въртящият момент на затягане нарастват бързо с увеличаването на ъгъла на въртене.

Етап на пластична деформация: Когато напрежението на болта достигне границата на провлачване, настъпва пластична деформация. Ъгълът на въртене продължава да се увеличава, докато силата на компресия и въртящият момент нарастват бавно и имат тенденция да се стабилизират.

Етап на повреда при претоварване: Продължителното прекалено затягане причинява прекомерно напрежение, което води до бърз спад в силата на натиск и въртящия момент и в крайна сметка води до счупване на болта при опън.

2.2 Влияние на коефициента на триене върху силата на натиск на болта

Няма фиксирано съответствие между момента на затягане и предварителното натоварване. Коефициентът на триене значително влияе върху крайната сила на компресия. При еднакъв въртящ момент на затягане разликите в триенето при контактните повърхности на резбата и опорните повърхности на болта могат да доведат до значителни отклонения в предварителното натоварване. Корозия на резбата, замърсяване с масло, примеси, неравномерно смазване и повреда на покритието ще променят състоянието на триене, причинявайки отклонение на предварителното натоварване и повреда на връзката, които са основни причини за разхлабване на болта и неравномерно напрежение при работа на място.

3 мерки за контрол на качеството за поддръжка на болтове с висока якост

3.1 Основни фактори, влияещи върху качеството на поддръжката

Качеството на поддръжката на болтовете може да се анализира чрез модел на йерархична пирамида. В низходящ ред по важност, ключовите влияещи фактори са персоналът, методите на работа, инструментите и оборудването и свойствата на материалите (включително материалите на болтовете и свързаните компоненти). Тези фактори си взаимодействат и заедно определят ефекта от поддръжката и дългосрочната експлоатационна надеждност на болтовите връзки.

3.2 Мерки за контрол на качеството на целия процес

3.2.1 Засилване на обучението на персонала и стандартизиране на оперативното поведение

Специализирано обучение за поддръжка на високоякостни болтове трябва да се провежда редовно, за да се подобри отговорността и професионалната компетентност на персонала. Съдържанието на обучението включва принципи на напрежението на болтовете, критерии за съответствие на степента, стандартизирани процеси на затягане и методи за идентифициране на повреда. Операторите трябва да могат да идентифицират дефекти като корозия, деформация, пукнатини и разхлабване и следват стриктно стандартните процедури, за да избегнат ръчни грешки и произволно регулиране на въртящия момент.

3.2.2 Изпълнете проверка на качеството на болтовете преди поддръжката

Преди поддръжката трябва да се извърши цялостна визуална проверка и проверка на ефективността, която обхваща точността на размерите, целостта на покритието, състоянието на резбата и състоянието на смазване. Дефектите, включително корозия, неравности, деформация и повърхностни повреди, трябва да бъдат напълно проверени. Състоянието на триене на нишките трябва да бъде оценено в съответствие с работните условия, за да се предвидят потенциални рискове от отклонение на въртящия момент. Неквалифицираните болтове са забранени за повторна употреба за елиминиране на скрити опасности при източника.

3.2.3 Стандартизирайте управлението на инструментите и гарантирайте точност на откриването

За инструментите за поддръжка трябва да бъде установена система за редовна проверка, калибриране и поддръжка. Трябва да се извършат динамични и статични тестове за точност на динамометрични ключове, мултипликатори на въртящ момент и хидравлични ключове преди работа. Просрочени, неточни или повредени инструменти са забранени. Съответните инструменти и методи за затягане трябва да бъдат избрани според степента на якост на болта, позицията на монтаж и характеристиките на натоварването, за да се реализира класифицирана и стандартизирана работа. Инструментите трябва да се почистват след употреба, а ръчните динамометрични ключове трябва да се нулират до минималната стойност на въртящия момент, за да се поддържа дългосрочна точност на измерването.

3.2.4 Уеднаквяване на техническите стандарти и реализиране на последователен контрол на целия процес

Унифицирайте техническите спецификации, стандартите за измерване и критериите за калибриране навсякъдеболтинспекция, проверка на инструмента и процеси за изпитване на въртящия момент за елиминиране на непостоянно качество на работа, причинено от различни оператори или партиди. Създайте пълни записи за поддръжка, включително позиция на болта, калибриран въртящ момент, информация за оператора и данни от тестове, реализирайки проследимост на целия процес и стабилен контрол на качеството на поддръжката.

4 Заключение

Като критични носещи свързващи компоненти, високоякостните болтове директно определят експлоатационната безопасност и стабилността на вятърните турбини. Традиционният режим на периодична поддръжка има недостатъци като твърди цикли, нестандартни инструменти и чести ръчни грешки, които не могат да отговорят на изискванията за рафинирана работа на вятърна енергия. Цялостно подобряване на качеството може да бъде постигнато чрез стандартизирано управление на персонала, оптимизирани оперативни процеси, строг контрол на инструментите и цялостни механизми за предварителна проверка. С непрекъснатото подобряване на професионализма на оператора, надграждането на процесите на поддръжка и популяризирането на интелигентно оборудване за изпитване, поддръжката на високоякостни болтове постепенно ще реализира базирано на състоянието, точно и контролируемо управление, ефективно намаляване на рисковете от повреда на болтовете и осигуряване на дългосрочна безопасна и стабилна работа на вятърни турбини.