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摘 要:风力发电机组基础,直接影响着风场的可靠运行和投资成本,基础一旦出现问题,损失将以千万元计。本文介绍的预应力锚栓基础与传统基础环基础相比,不仅节材节能,还大大改善了受力状况,能够更好地保障风电机组安全运行。
关键词:风电场、预应力锚栓组合件、反向平衡法兰、施工技术、实际应用
1 前言
风机基础与塔筒的连接形式有很多种,最具代表性的有基础环与锚栓组合件两种形式。目前国内已经建成风电场90%以上的风机塔筒与基础连接采用的基础环形式,该种连接方式被认为是投资少、施工简单、安全可靠的。但随着使用过程中部分出现基础环松动的问题,基础环与周边混凝土连接不可靠,其受力特性相比锚栓差、防腐难度大、锚栓断裂不易更换等问题、后期运行维护劳动强度大,维护困难等由此增加的风险成本,各风电场都在考虑基础环的实际使用效果。我公司在初设阶段,就对两种方式进行了论证,最终确定采用预应力锚栓组合件及反向平衡法兰施工技术,下面我就对该方案的施工及应用做以论述。
2 工程概况
伊春乌伊岭风电场位于黑龙江省伊春市乌伊岭区,伊春市地处北温带,属北温带大陆湿润性季风气候区,春季多风少雨而干旱,夏短多为东南风,多雨而炎热。秋季早霜,昼夜温差大;冬季多为西北风,冬长零冷不干燥,年平均温0.4℃左右。 年降水量500--700毫米。早霜在九月上旬开始, 晚霜到翌年五月中旬结束,无霜期110天左右。
本工程安装33台套风机,配备预应力锚栓组合件、反向平衡法兰、塔架上段与机舱连接传统法兰、塔架内结构件及连接螺栓(塔架与机舱连接螺栓除外)。
3预应力锚栓组合件的安装
3.1 准备工作
根据预应力锚栓基础图纸中锚栓组合件清单,清点各部件数量,对各部件进行外观检查。查看上、下锚板是否变形;锚栓螺纹是否损伤、锚栓是否弯曲,将不合格品剔除,严禁使用。
3.2 下锚板的安装
3.2.1 根据预应力锚栓基础图要求,核对安装下锚板的预埋件数量、尺寸和位置是否正确。
3.2.2 选用合适吊车,将下锚板吊起后缓慢移动到预埋件上方300mm处停住,先将下锚板支撑螺栓对应穿入下锚板上的螺孔内,下锚板上下各放一个螺母,在下锚板下面的螺母上加一垫片。内外支撑螺栓对准预埋件后,吊车将下锚板放置在预埋件上。下锚板上平面到预埋件的距离根据基础图纸设计要求。下锚板的中心对应基础中心,允许最大偏差为5mm。
3.2.3 将下锚板支撑螺栓与对应的预埋件焊接牢固,焊脚高度不小于6mm。
3.2.4 调节支撑螺栓,使下锚板达到图纸设计标高,且下锚板的水平度不超过3mm。
3.3 上锚板的安装
3.3.1 用吊车将上锚板吊起到一定高度,在靠近基坑边的一侧上、下站人,然后在上锚板的内外螺栓孔上均布对称穿上调整锚栓,锚栓穿入上锚板后带上临时钢螺母。
3.32 调整锚栓穿好后,吊车慢慢吊起上锚板和调整锚栓,移动至下锚板正上方,把调整锚栓穿入对应的下锚板螺栓孔内,在下锚板下方加上垫片后拧紧发黑大螺母,螺母拧紧力矩要求为300 N·m。
3.3.3 其余锚栓的安装方法为:锚栓上端先穿入上锚板,另一端穿入下锚板,同样的方法加好垫片后拧紧螺母。螺母拧紧力矩要求为300 N.m。单根较重的锚栓由上锚板上方穿过,套入PVC套管,穿入下锚板。
3.4 锚栓组合件的调整和固定
3.4.1 在风机基础外侧每90°位置定一桩,然后用装有花篮螺栓或手拉葫芦的拖拉绳将上锚板与桩连接,调节四个方向的花篮螺栓或手拉葫芦,使上、下锚板同心。
3.4.2 上、下锚板同心后,调整上锚板的水平度:测量调整锚栓处上锚板上平面筒节对接区域的水平度,调节尼龙螺母和临时钢螺母使上锚板上平面达到图纸设计标高,上锚板水平度应满足≤1.5mm。调整结束后,将每根PVC套管上端穿入上锚板下端孔内约5-15mm左右,然后用酒精喷灯、热风枪或烤抢加热PVC套管端口处的热缩管,使其收缩封堵PVC套管和锚栓的间隙。
3.4.3 锚栓上端露出上锚板长度应满足L1mm±1.5。
3.4.4 调整结束后,用4根钢筋加强锚栓组合件。钢筋上端与上锚板焊钉焊接,下端与基础预埋件焊接,并在4根钢筋的交汇点焊接牢固,加强锚栓组合件的整体稳定性。
3.4.5 钢筋绑扎、支模后,混凝土浇筑前应复查上锚板的水平度,达到要求后,方可浇混凝土。
3.7反向平衡法兰螺栓紧固、验收与检测
3.7.1当混凝土养生达到设计强度后进行吊装,吊装程序根据实际塔筒数量、高度长度具体确定,在这不做阐述。
3.7.2风力发电机组全部部件安装完成后应及时验收反向平衡法兰。螺栓超张拉力、验收及检查拉力符合厂家设计要求。
3.7.3 张拉设备安装完备后,加压到“超张拉油压”,用呆扳手或拨动环拧紧法兰螺栓(锚栓)螺母,拧紧力矩不小于300N.m。并标识紧固标识(从螺栓螺纹过螺母、垫片到法兰盘画一道直线)。
3.7.4目测:仔细查看法兰全部螺栓,如螺栓无已紧固标识或螺栓上端露出法兰板明显偏短,则应重点抽检。
3.7.5安装验收应采用拉伸法。
3.7.6 安装验收抽检比例:每个法兰螺栓“欠张拉”抽检20%,若出现一颗不满足验收要求,则将抽检比例扩大至50%。若该50%的法兰螺栓有5%不满足验收要求,则对该法兰全部螺栓重新超张拉紧固;每个法兰螺栓“过张拉”检查1颗,如验收不合格,将抽检比例扩大至10%,若该10%的法兰螺栓中有1颗不满足验收要求,则对该法兰全部螺栓“过张拉”检查。
3.7.1“欠张拉”验收:张拉螺栓到验收油压,螺母与法兰板之间无间隙且螺母用扳手或拨杆施加扭矩50N•m~100N•m不能拧动,则说明该螺栓达到验收要求。
3.7.8“过张拉”验收:张拉螺栓到安装超张拉油压,若螺母与法兰板之间无间隙且螺母用扳手或拨杆施加扭矩50N•m~100N•m不能拧动,则说明该螺栓“过张拉”;继续缓慢加压,直至螺母能拧动,此时油压不应大于1.3倍设计预拉力,若大于1.3倍设计预拉力将该螺栓卸载后,重新紧固。若“过张拉”油压大于1.4倍设计预拉力,应更换此螺栓。
3.7.8加劲板和筒节顶紧面错边允许偏差为t/10,且不大于3mm,允许20%的加劲板错边最大值不超过1.2倍的允许偏差。
3.8液压张拉设备
液压拉伸设备既是反向平衡法兰紧固安装工具,也是检查工作的主要工具,液压拉伸设备压力表应采用精度等级1.6以上,在检查工作开始应对液压拉伸设备进行校准,合格后方可使用。
总结:根据以上施工程序,虽然锚栓组合件施工复杂,但核心价值在于,免维护,减少倒塔隐患,为甲方节省长期维护费用,成本低于老式法兰,钢量略省、节能,后期应用前景广阔。