浅谈陆上风电基础预应力锚栓运维检测技术

向乾

（中钢集团（贵州）业黔检测咨询有限公司，贵州 贵阳 550081）

0 前言

我国风电发展步入快车道逾十年，已成为推动全球风电装机量增长的主引擎。然而，近期集中爆发的风机倒塌事故则为我们敲响了警钟，预应力锚栓这种基础作为风力发电基础的一种基础形式，虽然避免了基础环应力集中以及将混凝土分割开来的缺陷，受力相对均匀，且基础内部混凝土基本上仍然保持一个整体状态[2]，是一种广泛使用的结构。但是在结构运行中也存在一定的问题，也就是会出现锚栓欠张拉或过张拉现象。但随着预应力锚栓连接方式的广泛应用，预应力锚栓在预应力张拉后的失效问题日益凸显，具体表现为在设备吊装完成后对基础锚栓进行张拉施加预应力时存在锚栓松动甚至拔出的现象，该问题在各地风电场建设中屡见不鲜[1]。

为保证后期风机的运行安全，对于欠张拉的锚栓应进行补充张拉至设计预拉力；对于过张拉的锚栓应将螺母卸载后重新张拉至设计预拉力。

1 方法和原理

随着工业安装对螺栓拉力要求的提高，靠扭矩计算拉力已不能满足精度要求，液压螺栓拉伸器是利用手动或电动高压泵生产的拉力作用在螺栓上，使其在弹性弯形区内被拉长，螺栓直径微量变小，螺母可轻松地旋到底，拉伸器卸载后即完成紧固工作，反之则可轻松地拆下螺母，而螺栓副的螺纹不受损伤，拉力准确，是一种安全、高效、便捷的螺栓副紧固、拆卸方法。螺栓拉伸器设备图如图1所示。

工作注意事项：

（1）检测前必须检查各部件是否正常。

（2）使用时应严格遵守主要参数中的规定，切忌超载荷使用。

（3）如泵体的油量不足时，需先向泵中加入充分过滤后的液压油才能工作。

图1 螺栓拉伸器设备

（4）使用时先将泵体上的放油螺钉旋紧，即可工作。欲使活塞杆下降，将泵体放油螺钉按逆时针方向旋松，拉伸器卸荷，压住活塞杆即逐渐下降，拉动拉头旋转使油缸下压复位。

2 工程实例

贵州某风力发电场，项目总装机45MW，项目上网电量9094万kWh，设计安装金风科技风力发电机组68台2.5MW风力发电机组，总装机容量170MW，风机塔筒中心高度为90m，配套建设220kV升压站一座及220kV送出线路一条与电网连接。风机采用陕西海丰生产的锚栓式基础，每台机组安装M48螺母2×106颗，如图2所示。

2.1 工作参数

在基础混凝土强度达到设计要求且塔筒底段吊装到位后，可进行预应力锚栓的张拉紧固工作。基础预应力锚栓的张拉力应满足表1的要求。

2.2 检查级别

A级：为风机刚投入运行累计运转满500h后的检查，单个法兰按比例抽检，如锚栓松动，紧固该锚栓并检查其相邻的四颗锚栓，对重新紧固的锚栓作好标识和记录。

表1 风机锚栓检测技术要求

图2 现场检测

B级：为风机运行满一年后的检查，单个法兰按比例抽检，如锚栓松动，紧固该锚栓并检查其相邻的四颗锚栓，对重新紧固的锚栓作好标识和记录。

C级：为风机运行满三年后的检查，单个法兰按比例抽检，如锚栓松动，紧固该锚栓并检查其相邻的四颗锚栓，对重新紧固的锚栓作好标识和记录。

2.3 现场检测

（1）除了正常的检查计划外，凡遇11级（32m/s）以上大风，或者风机结构发生共振（风机反复启停）应检查锚栓紧固标识（螺纹、螺帽、垫片、法兰板）是否有相对转动。所有的操作和检查都必须有完整的记录。

（2）检查采用拉伸法，对检查锚栓张拉到验收油压，螺母与法兰板之间无间隙且螺母用扳手施加扭矩50～100N·m不能拧动，则说明该螺栓达到验收要求。

（3）如螺栓、螺母有损坏，应更换，更换后应作好标记，并在检查报告中做好记录。

（4）拉伸设备安装完备后，加压到“超张拉油压”，用呆扳手或拨动环拧紧法兰锚栓螺母，拧紧力矩不小于300N·m，并标识紧固标识（从锚栓螺纹过螺母、垫片到法兰盘画一道直线），对于检测时防腐层遭到破坏的，重新进行防腐处理后标识紧固标识。

（5）目测：仔细查看法兰全部锚栓，如锚栓无已紧固标识或锚栓上端露出法兰板长度异常，则应重点抽检。

（6）检测时，按照塔筒门方向为中轴线，将基础均分为8个区域，按照抽检比例，所抽检的锚栓应平均分布在每个区域。

（7）每一项检测需要有两人以上共同进行，每一个检测点的检测数据需经复核无误后，填入原始记录表。

（8）对于检测不合格的螺栓，在记录表填写相应检测数据后，对欠张拉的螺栓进行补充张拉至设计预拉力；对于过张拉螺栓，用不大于1.3倍设计预拉力将螺母卸载后重新张拉至设计预拉力，若使用超过1.4倍设计预拉力才能将螺母松动，则需要更换该锚栓。

（9）每台机组锚栓检测工作结束后，对抽检的所有螺栓做好防腐处理。

（10）现场检测时，应严格遵守机组相关的规章制度和安全操作规程。

2.4 检测结果

根据检测统计表分析，本次检测工作共对68台风机基础3128颗锚栓进行了检测，整体上看，欠张拉检测锚栓共计2992颗，共发现73颗锚栓欠张拉，占检测锚栓的2.44%，过张拉检测锚栓共计136颗，未发现有锚栓过张拉。从单台风机上分析，共发现39台风机存在欠张拉现象，每台风机基础欠张拉锚栓数量基本为1～2颗，最多的为4颗，位于10638N4风机。检测结果见表2。

表2 风机锚栓检测结果

通过对该风电场68台风机基础锚栓张拉力进行的欠张拉与过张拉抽检，可得出如下结论：

该风电场68台风机基础锚栓整体运营状态良好；所抽检2992颗锚栓中发现73颗锚栓欠张拉，占检测锚栓的2.44%，维护检测过程中均已张拉至设计张拉力；所抽检锚栓中未存在过张拉现象，实测张拉力均未超过设计值的1.3倍，且现场检测过程中均已恢复至设计张拉力。

3 结语

由此可见，针对预应力锚栓的风电基础形式，在后期运维中对其进行定期检测，可有效防止事故的发生，保证后期风机的运行安全，对事故进行防范。同时，锚栓定检技术方便、高效、快捷，在风机运维过程中既能保证质量又能节约检测成本。