淺談陸上風電基礎預應力錨栓運維檢測技術

向乾

（中鋼集團（貴州）業黔檢測咨詢有限公司，貴州 貴陽 550081）

0 前言

我國風電發展步入快車道逾十年，已成為推動全球風電裝機量增長的主引擎。然而，近期集中爆發的風機倒塌事故則為我們敲響了警鐘，預應力錨栓這種基礎作為風力發電基礎的一種基礎形式，雖然避免了基礎環應力集中以及將混凝土分割開來的缺陷，受力相對均勻，且基礎內部混凝土基本上仍然保持一個整體狀態[2]，是一種廣泛使用的結構。但是在結構運行中也存在一定的問題，也就是會出現錨栓欠張拉或過張拉現象。但隨著預應力錨栓連接方式的廣泛應用，預應力錨栓在預應力張拉后的失效問題日益凸顯，具體表現為在設備吊裝完成后對基礎錨栓進行張拉施加預應力時存在錨栓松動甚至拔出的現象，該問題在各地風電場建設中屢見不鮮[1]。

為保證后期風機的運行安全，對于欠張拉的錨栓應進行補充張拉至設計預拉力；對于過張拉的錨栓應將螺母卸載后重新張拉至設計預拉力。

1 方法和原理

隨著工業安裝對螺栓拉力要求的提高，靠扭矩計算拉力已不能滿足精度要求，液壓螺栓拉伸器是利用手動或電動高壓泵生產的拉力作用在螺栓上，使其在彈性彎形區內被拉長，螺栓直徑微量變小，螺母可輕松地旋到底，拉伸器卸載后即完成緊固工作，反之則可輕松地拆下螺母，而螺栓副的螺紋不受損傷，拉力準確，是一種安全、高效、便捷的螺栓副緊固、拆卸方法。螺栓拉伸器設備圖如圖1所示。

工作注意事項：

（1）檢測前必須檢查各部件是否正常。

（2）使用時應嚴格遵守主要參數中的規定，切忌超載荷使用。

（3）如泵體的油量不足時，需先向泵中加入充分過濾后的液壓油才能工作。

圖1 螺栓拉伸器設備

（4）使用時先將泵體上的放油螺釘旋緊，即可工作。欲使活塞桿下降，將泵體放油螺釘按逆時針方向旋松，拉伸器卸荷，壓住活塞桿即逐漸下降，拉動拉頭旋轉使油缸下壓復位。

2 工程實例

貴州某風力發電場，項目總裝機45MW，項目上網電量9094萬kWh，設計安裝金風科技風力發電機組68臺2.5MW風力發電機組，總裝機容量170MW，風機塔筒中心高度為90m，配套建設220kV升壓站一座及220kV送出線路一條與電網連接。風機采用陜西海豐生產的錨栓式基礎，每臺機組安裝M48螺母2×106顆，如圖2所示。

2.1 工作參數

在基礎混凝土強度達到設計要求且塔筒底段吊裝到位后，可進行預應力錨栓的張拉緊固工作。基礎預應力錨栓的張拉力應滿足表1的要求。

2.2 檢查級別

A級：為風機剛投入運行累計運轉滿500h后的檢查，單個法蘭按比例抽檢，如錨栓松動，緊固該錨栓并檢查其相鄰的四顆錨栓，對重新緊固的錨栓作好標識和記錄。

表1 風機錨栓檢測技術要求

圖2 現場檢測

B級：為風機運行滿一年后的檢查，單個法蘭按比例抽檢，如錨栓松動，緊固該錨栓并檢查其相鄰的四顆錨栓，對重新緊固的錨栓作好標識和記錄。

C級：為風機運行滿三年后的檢查，單個法蘭按比例抽檢，如錨栓松動，緊固該錨栓并檢查其相鄰的四顆錨栓，對重新緊固的錨栓作好標識和記錄。

2.3 現場檢測

（1）除了正常的檢查計劃外，凡遇11級（32m/s）以上大風，或者風機結構發生共振（風機反復啟停）應檢查錨栓緊固標識（螺紋、螺帽、墊片、法蘭板）是否有相對轉動。所有的操作和檢查都必須有完整的記錄。

（2）檢查采用拉伸法，對檢查錨栓張拉到驗收油壓，螺母與法蘭板之間無間隙且螺母用扳手施加扭矩50～100N·m不能擰動，則說明該螺栓達到驗收要求。

（3）如螺栓、螺母有損壞，應更換，更換后應作好標記，并在檢查報告中做好記錄。

（4）拉伸設備安裝完備后，加壓到“超張拉油壓”，用呆扳手或撥動環擰緊法蘭錨栓螺母，擰緊力矩不小于300N·m，并標識緊固標識（從錨栓螺紋過螺母、墊片到法蘭盤畫一道直線），對于檢測時防腐層遭到破壞的，重新進行防腐處理后標識緊固標識。

（5）目測：仔細查看法蘭全部錨栓，如錨栓無已緊固標識或錨栓上端露出法蘭板長度異常，則應重點抽檢。

（6）檢測時，按照塔筒門方向為中軸線，將基礎均分為8個區域，按照抽檢比例，所抽檢的錨栓應平均分布在每個區域。

（7）每一項檢測需要有兩人以上共同進行，每一個檢測點的檢測數據需經復核無誤后，填入原始記錄表。

（8）對于檢測不合格的螺栓，在記錄表填寫相應檢測數據后，對欠張拉的螺栓進行補充張拉至設計預拉力；對于過張拉螺栓，用不大于1.3倍設計預拉力將螺母卸載后重新張拉至設計預拉力，若使用超過1.4倍設計預拉力才能將螺母松動，則需要更換該錨栓。

（9）每臺機組錨栓檢測工作結束后，對抽檢的所有螺栓做好防腐處理。

（10）現場檢測時，應嚴格遵守機組相關的規章制度和安全操作規程。

2.4 檢測結果

根據檢測統計表分析，本次檢測工作共對68臺風機基礎3128顆錨栓進行了檢測，整體上看，欠張拉檢測錨栓共計2992顆，共發現73顆錨栓欠張拉，占檢測錨栓的2.44%，過張拉檢測錨栓共計136顆，未發現有錨栓過張拉。從單臺風機上分析，共發現39臺風機存在欠張拉現象，每臺風機基礎欠張拉錨栓數量基本為1～2顆，最多的為4顆，位于10638N4風機。檢測結果見表2。

表2 風機錨栓檢測結果

通過對該風電場68臺風機基礎錨栓張拉力進行的欠張拉與過張拉抽檢，可得出如下結論：

該風電場68臺風機基礎錨栓整體運營狀態良好；所抽檢2992顆錨栓中發現73顆錨栓欠張拉，占檢測錨栓的2.44%，維護檢測過程中均已張拉至設計張拉力；所抽檢錨栓中未存在過張拉現象，實測張拉力均未超過設計值的1.3倍，且現場檢測過程中均已恢復至設計張拉力。

3 結語

由此可見，針對預應力錨栓的風電基礎形式，在后期運維中對其進行定期檢測，可有效防止事故的發生，保證后期風機的運行安全，對事故進行防范。同時，錨栓定檢技術方便、高效、快捷，在風機運維過程中既能保證質量又能節約檢測成本。