高强螺栓预紧机械控压泵智能化改造
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完成单位:华能新能源股份有限公司云南分公司
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-2-339
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
张时,张华,周盛龙,张涛,杨崇焜,王忠超,常梦星,孙伟,杨鹤松,李东辉
项目概况
自“3060双碳”战略目标提出以来,我国进入能源绿色低碳转型的新时代,作为新能源产业最活跃的风电行业迎来了井喷式发展,风电装机容量持续攀升。近年来,风力发电技术在机型设计、微观选址、建设安装、运行控制等各环节已实现快速发展,度电成本已迅速下降。而检修成本在风电机组全生命周期成本中始终占有相当大的比例,如何在保证风力发电机组可靠运行的前提下降低检修成本,已成为行业关注的重点问题之一。其中风机塔筒类螺栓规格大、数量多且难以对剩余预紧力实施日常监测。风机服役过程中,也常由于难以对螺栓全面排查而出现螺栓断裂的不安全事件。
前期测试研究表明,风机塔筒螺栓设计预紧力仅为屈服预紧力的50%-60%,且使用传统扭矩紧固时预紧力分散明显(紧固系数约为2),因此日常运行时容易出现松动和疲劳断裂,维保时需对螺栓进行仔细检查,增加了维保压力。风机塔筒法兰螺栓作为典型的L型偏拉受载螺栓,提高预紧力将大幅降低螺栓承受的弯曲载荷,提高其抵御外部载荷的能力;同时大幅延长螺栓预紧力衰减周期,确保长期抵御疲劳载荷的能力,延长维保周期。
当螺栓预紧力达到屈服载荷的80%甚至更高时,在风机遭遇极端工况(强阵风或者地质活动等)时会引发螺栓的短时过载,进而存在引发螺栓进一步屈服的可能。为在确保风机安全的情况下尽可能提高预紧力,需对风机极端工况下的螺栓服役情况实施试验测试,确定最优预紧力控制区间。同时,鉴于传统扭矩法存在预紧力控制偏差大的问题,本项目对现有机械控压泵实施智能化改造,使其可以实现更高级的紧固控制策略,以实现对螺栓高预紧力的安全施加,确保预紧力的精确控制和紧固数据的记录评估和存档。
工业4.0大背景下,生产数字化对于生产企业关乎质量和安全。当拧紧工具能够实时数据记录和联网后,联网系统可以帮助作业工位实现紧固防错,同时也可以收集紧固数据,实现一螺栓一存档的历史数据追溯,也为紧固工艺的进一步优化提供数据基础。
目前,风机塔筒安装现场普遍使用机械式控压泵站,无法实现精确的扭矩控制,更无法实现角度相关紧固(例如扭矩控制角度监控,扭矩+角度控制以及屈服点控制等),无法对工程实施数据予以记录和归档。本项目高强螺栓预紧机械控压泵智能化改造使用自主紧固控制系统,将大幅降低紧固设备的采购成本,仅为进口同类设备的1/4-1/3。