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痛点直击:液压拉伸法-锚栓预紧力不足导致塔筒倒塌风险
风力发电的基础锚栓一旦安装完成便成为监测盲区。锚栓是否达到设计轴力、是否因施工不规范而未有效拉伸,在长期运行中是否松动通常无法实时掌握。
部分风场盲目相信液压拉伸一拉就准,甚至存在预紧力维护"摆拍"现象,导致维护流于形式,埋下塔筒倾斜、振动加剧甚至整机倾覆的隐患。
图 1 锚栓安装
液压拉伸法之所以无法保证一定能够达到设计预紧力,原因有以下多重因素。
锁紧螺母回弹效应:拧紧时,螺母自身的回弹导致释放轴力。
操作不当:在保持拉伸载荷时没有完全拧紧螺母,导致轴力释放。
同步拉伸不到位:每根锚栓单独拉伸必然导致轴力重新分配,锚栓预紧力变化。
拉伸力不足:压力设置过低或未达计算值。
这导致锚栓预紧力与设计值偏差很大。
过去,由于无法实时测量锚栓轴力,锚栓轴力一直无法量化,是管理盲区。
智能锚栓精准破解“轴力盲区”
某风场6.25MW风电机组基础共有96根锚栓,其中12根采用上海应谱制造的智能锚栓(如图2、3),其通过内置的传感器实时上传轴力数据(智能锚栓传感器工作原理见公众号文章《揭开智能螺栓的神秘面纱》)。
图 2 每台96颗锚栓,Sen920系统监测12颗智能锚栓(红色标注)
图 3 智能锚栓等间隔布置并通过有线方式上传轴力数据
问题发现:
2022年7月,4号机组96根锚栓全部安装结束,智能锚栓立刻就检测到锚栓轴力与设计值(716kN)存在最大28%的偏差(如表1所示)。轴力均值602kN与设计值716kN相差大于15.6%,离散度很大(图5所示)。
锚栓预紧力不足,基础存在安全隐患。
表 1 轴力和偏差率对比
问题溯源与解决:
首先确认传感器
现场施工人员认为已经完全按照液压拉伸标准作业,安装没有问题。质疑传感器不准。
我方现场任意抽取5根锚栓,在拉伸器不泄压的时候与传感器轴力进行对比,施工人员确认传感器没有问题。
最终双方一致认定在安装时锚栓预紧力即不达标。
重新张拉锚栓
我方通过轴力数据现场指导对锚栓的重新张拉(图4)。
图 4 重新张拉
重新张拉后轴力偏差率降至10%以内(见表2)。
表 2 重新张拉后的轴力数据
安装质量得到极大提升,超差数量100%下降。CPK达到1.67(见表3)表明质量控制稳定。
表 3 两次张拉锚栓轴力统计分析对比
重新张拉紧固锚栓轴力集中度极大改善(图6绿色线),锚栓的轴力得到了有效控制。
图5 重新张拉后的偏差率对比
图6 两次预紧力(轴力)集中度对比
智能锚栓帮助现场识别和溯源安装质量问题,真正实现了“过程可回溯、责任可追溯”。精准确认每颗锚栓的轴力,避免了传统的预紧不足。
技术+管理双变革:构建"透明化安装"新标准
这一案例颠覆了行业对液压预紧的盲目信任,推动了管理变革:
安装质控:实时量化锚栓轴力,杜绝"纸面合规"
责任追溯:电子数据链实现轴力数据回溯,打造“透明风电”
应用价值:数字风电的基石
智能锚栓系统不仅是监测工具,更是“数据驱动管理”的入口:
✅ 安装质量即刻量化✅ 责任明确可追溯✅ 提前干预防事故
智能锚栓,让安全从塔基开始,让安装运维透明,消除“隐形盲点”,把控质量防线。
未来,我们期待更多风场将其作为标准配置,实现“紧固看的见,安全管得住”。
备 注
*CPK(Process Capability Index)是衡量生产过程稳定性和一致性的关键指标,表示实际工艺能力满足技术规格要求的程度。在螺栓预紧场景中,它量化了预紧力控制在公差范围内的能力。
核心计算公式:
CPK等级解读:
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