风机技术监督论文.doc

关注风电设备质量严抓机务技术监督作者：指导人2010年11月关注风电设备质量严抓机务技术监督内容摘要：目前国内风电设备质量和运行稳定性欠缺，风电快速发展带来的风机设备质量问题，或者是忽略风机质量问题，以及风机运行环境的恶劣变化多端，从而引发风电事故，将直接影响风机的发电效率，进而引起风电开发商前期投资回报的不确定性增加。因此，为确保工程建设质量和投产后的安全运行，防止倒塔等事故的发生，企业人身财产安全不受损害，对塔架问题、基础问题、螺栓问题等安全隐患提出重点要求，进行金属探伤及基础沉降跟踪观测，一旦发现需要彻底整治。关键字：基础沉降 金属探伤 倒塔一、 风机安全运行存在的问题风机多建在高原、山地、沿海等环境恶劣地区，在运行期间，气候变化多端，严寒、大风、沙尘、海风、台风等天气影响，运行工况不良，风机受外力影响很大，大风气候对风机塔筒的机械强度、机械震动、风机基础的稳定造成影响。这些外界因素，对风电设备的质量是极大考验。另外，风电产业从诞生到火暴短短数年，在装机容量逐年增长的同时，问题也随之而来。对于一个产业，在快速前进到一定阶段的时候，有必要放慢脚步，回过头来看一看。近期风机出现多起质量问题，正好敲醒了警钟，快速的发展不能忽略风机自身质量问题。风电行业正面临着严峻的考验，运行环境与风机自身质量的双重危害将阻碍风电企业的发展。风电倒塌事故的频繁发生，造成动辄几千万的损失无人买单，装机数量的疯长没有意义。因此，必须重视风电工程质量问题。 面对整个行业的现状，为加大风电企业的发展，2010年3月，中国大唐集团公司针对风电工程质量控制印发了中国大唐集团公司风电工程质量控制要点的通知，对塔架问题、基础问题、螺栓问题等安全隐患提出重点要求。并积极开展风机的各项技术监督工作，利用科学手段对风机进行安全可靠运行提供科学保障。机务技术监督的目的是通过对受监部件的检测和诊断，及时了解并掌握风机基础沉降、设备振动状况和金属部件的质量情况以及健康状况，防止由于选材不当、材质不佳、焊接缺陷、运行工况不良、应力状态不当等因素而引起的各类事故，保证人身安全，提高风机可利用率及设备安全运行的可靠性，延长设备的使用寿命。2009年全球风电产业创造了一个新的记录，总风力发电装机容量达到159213兆瓦，全球风力发电量足够满足2.5亿人的生活用电需求。2009年中国新增13000兆瓦装机容量，首个国家在一年内新增装机容量超过10000兆瓦，中国以25000兆瓦的装机容量位于世界第三位。2009年大唐集团公司风电装机容量已占全国风电总装机容量的20%。当前我国风电行业处于高速发展时期，但是其中也存在着很多的隐患。其中之一就是风电快速发展造成的风机设备质量问题，从而引发风电事故。数据显示，全球从1995年到1999年，平均每年发生的风机事故为16起，2000年到2004年为48起，而在2005年到2009年期间，该数据已剧增至105起。而在2007-2009年度，平均每年发生风机事故则高达124起。（数据摘自国际新能源网）面对风电行业如此迅猛的发展速度，以及不断上涨的事故率，展开风电机务技术监督，对在役风机塔架问题、基础问题、螺栓问题等安全隐患重点监督，防止发生倒塔事故。风电机组设备大都设在野外，出了事故很少造成人员伤亡，与火电、水电事故相比影响不大，在社会上没有造成严重的负面影响。但风电事故的频发，仍引起了全行业以及国家有关部门的关注。风机事故的发生造成的损失是不可逆的。重达几顿的庞大机组从几十米的高空摔落足以使机组重要部件摔碎、断裂、破碎。几组风机事故的图片：东汽宝龙山风机事故浙江苍南风电场倒塔事故甘肃瓜洲在建风场事故风机事故的频繁发生，不仅给国家和人民财产造成严重损失，甚至发生人身事故。对风电设备制造企业及风力发电企业的发展产生不利因素。因此，开展风电机务技术监督，对风机金属部件实施金属探伤，对风机基础进行沉降观测，势在必行。二、 风电机务技术监督的开展风电机务技术监督（以下简称机务技术监督）是电力生产、建设过程中技术监督的重要组成部分，是保证风力发电场安全生产的重要措施，要从设备设施的设计、选型、制造、安装、调试、试运行、运行、停用、检修、设备改造等各个环节进行全过程技术监督和技术管理。机务技术监督的目的是通过对受监部件的检测和诊断，及时了解并掌握风机基础沉降、设备振动状况和金属部件的质量情况以及健康状况，防止由于选材不当、材质不佳、焊接缺陷、运行工况不良、应力状态不当等因素而引起的各类事故，保证人身安全，提高风机可利用率及设备安全运行的可靠性，延长设备的使用寿命。金属探伤以及基础沉降观测是消除风机安全运行所存在隐患的重要措施，针对这两项的监督工作应该积极开展，防止事故的发生。1、 金属探伤金属探伤是利用探伤器检验金属制件内部缺陷（如隐蔽的裂纹、沙眼、杂质等）的一种方法。通过一定装置、利用磁性、X射线、伽玛射线、超声波等检查和探测金属材料内部的缺陷。金属探伤检测种类及优缺点：超声波UT、渗透PT、射线RT、磁粉MT、涡流ET等 一般RT是针对A,B类焊缝，对体积型缺陷检出率高对面积型缺陷检出率低UT一般针对A、B、D类焊缝，对面积型缺陷检出率高对体积型缺陷检出率低MT对表面及近表面的缺陷检出率高PT对表面开口缺陷检出率高基本检测方法所检测的缺陷位置。PT-渗透（检测表面缺陷），MT-磁粉（检测表面及近表面缺陷）RT-射线/UT-超声（检测内部缺陷）焊接接头分类：A类：圆筒部分的纵向接头（多层包扎压力容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有所有拼接焊头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头；B类：壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头，但已规定为A、C、D类的焊接接头除外；C类：瓶盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头、内封头与圆筒的塔接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头；D类：接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头、但已规定为A、B类的焊接接头除外。塔筒焊接过程中,监检工程师在对风电项目塔架焊缝质量检验中发现，自动焊焊道内容易出现气孔、夹渣、未熔合等缺陷，但按标准要求，对一些未超过验收级别的缺陷可进行记录以及应力较大的法兰盘角焊缝，做为设备运行过程中重点监督点。根据风电机组塔架的结构，法兰螺栓处受到极大的剪切力，极易在螺栓根部附近丝扣以及螺冒与螺杆变截面产生疲劳断裂。为保证风力发电场安全生产，防止因金属部件引发的各类事故，保证人身安全，提高风机可利用率及设备安全运行的可靠性，延长设备的使用寿命，应对塔筒焊缝、连接螺栓进行金属探伤：a、叶片安装螺栓的探伤检测b、塔筒焊缝及其连接螺栓c、液压站等压力容器内外部检查焊缝质量、腐蚀、变形、裂纹、安全附件等，采用目测检查、壁厚测量为主，必要时采用金相、硬度和射线、超声波探伤等其它探伤方法；d、齿轮箱安装螺栓的损伤、力矩检查，采用探伤、力矩校准；e、发电机地脚螺栓的探伤检测；f、偏航系统安装螺栓的探伤检测；g、风力发电机低速轴、联接螺栓等；h、风力发电机高速轴、联接螺栓等；i、风力发电机的塔筒及附件，如进人门、爬梯、联接螺栓等；j、偏航齿圈及安装螺栓的检查；k、风力发电机的低速轴轴承和高速轴轴承；通过对风机金属部件的监测，可以有效防止焊缝拉开、螺栓拉断等安全隐患的发生。金属部件安全隐患的存在，将直接导致风机叶片脱落、风机倒塌等严重事故，还可能导致发电机、变速箱、液压站等重要部件发生故障，严重影响安全生产及风机利用率。金属探伤工作的开展，可以防止事故的进一步扩大，造成生命财产的损失。2、基础沉降工程建筑物的兴建，改变了地面原有的状态，并且对于建筑物的地基施加了一定的压力，这就必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建（构）筑物的正常使用寿命和建（构）筑物的安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建（构）筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。现行规范也规定，高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑物施工过程中，应用沉降观测加强过程监控，指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现不均匀沉降，及时反馈信息，为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料，避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失。对于风电企业，风机运行期间基础沉降问题可能导致风机发生倒塔事故，造成重大的经济损失，甚至发生人身事故。工程上对建筑物基础沉降观测采用水准测量法。工作基点（以下简称基点）是沉降观测的基准点，应根据工程的沉降施测方案和布网原则的要求建立，而沉降施测方案应根据工程的布局特点、现场的环境条件制订。依据工作经验，一般高层建筑物周围要布设三个基点，且与建筑物相距50m至100m间的范围为宜。基点可利用已有的、稳定性好的埋石点和墙脚水准点，也可以在该区域内基础稳定、修建时间长的建筑物上设置墙脚水准点。若区域内不具备上述条件，则可按相应要求，选在隐蔽性好且通视良好、确保安全的地方埋设基点。所布设的基点，在未确定其稳定性前，严禁使用。因此，每次都要测定基点间的高差，以判定它们之间是否相对稳定，并且基点要定期与远离建筑物的高等级水准点联测，以检核其本身的稳定性。 沉降观测点应依据建筑物的形状、结构、地质条件、桩形等因素综合考虑，布设在最能敏感反映建筑物沉降变化的地点。一般布设在建筑物四角、差异沉降量大的位置、地质条件有明显不同的区段以及沉降裂缝的两侧。埋设时注意观测点与建筑物的联结要牢靠，使得观测点的变化能真正反映建筑物的变化情况。并根据建筑物的平面设计图纸绘制沉降观测点布点图，以确定沉降观测点的位置。在工作点与沉降观测点之间要建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处做好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。中国大唐集团新能源股份有限公司机务技术监督实施细则中规定：沿风机基础底座周边与基础底座轴线相交的位置布点，每台风机设置沉降观测点不得少于4个，对每个观测点均需观测和记录，水准工作基点应尽量靠近观测点位置,但应在基础沉降影响范围之外，即距风机基础边线至少应大于80m，基准点一般不少于3个。应记录每台风机所有观测点的沉降量，机组安装后的观测还应记录观测时刻的风速、风向数据，每台风机沉降差控制倾斜率为0.3%。当沉降稳定时，可终止观测，沉降是否稳定应根据沉降量与时间关系曲线断定,当某一台机沉降速率小于0.02mm/d时(指某台机所有测点的平均值)且沉降差控制倾斜率小于0.3%时，可认为该风机基础沉降已稳定,可终止观测，但总观测时间还应满足不小于18个月的要求。基础浇筑完成当天开始第一次观测，基础浇筑完成后一周每天观测一次，基础浇筑完成一周后每1-3月观测一次。机组安装当天开始新一轮观测，机组安装后一周每天观测一次。机组安装后第一年每1-3月观测一次，机组安装后第二年观测2-3次。机组安装第二年以后每年观测1次。当发现观测结果异常时或特殊情况（如地震、强台风过后、长期降雨、基础附近地面荷载较大变化等等）时，应加密观测。对所观测的数据进行整理，绘制沉降关系曲线，从曲线上可以直观的看出风机基础沉降量的变化。风机应该趋于一个稳定的沉降关系，各观测点的曲线应该大体一致，不应有太大偏差，大偏差意味着风机在发生不稳定沉降，发生偏斜，如果偏差超过规定值，应立即采取有效措施，防止事故发生，减小损失。风机在运行期间很可能受周围地质环境的变化影响安全运行，因此，当已投运风机周围的地质发生变化时，要及时的对该风机进行跟踪观测，如果发现异常，及时采取措施，减小损失。三、 机务技术监督为风电行业发展保驾护航风电的发展离不开机务技术监督。风电以新生能源、绿色能源的身份迅猛发展，国内风电行业的市场装机容量实现翻番增长，今年年中，中国风电装机容量已超过3000万千瓦，有望成为世界第一。风电行业快速发展所带来的风机质量问题是引发事故的原因之一，风机施工过程中存在的工程问题也是造成事故的直接原因。风机运行期间的塔架问题、基础问题、螺栓问题等，如法兰与焊口间的裂缝、连接螺栓被拉断、风机基础沉降不稳定导致风机发生倾斜等安全问题。中国大唐集团公司防止风力发电生产重大事故六项重点要求实施细则正是针对风电发展至今日的总结，其对风电企业防止人身伤亡事故、防止风力发电机组火灾事故、防止风力发电机组倒塔事故、防止风力发电机组轮毂（桨叶）脱落事故、防止风力发电机组叶轮超速事故、防止全场停电的反事故措施进行了具体阐述。这六项反事故措施的提出，指明了风电机务技术监