不精确的螺栓预紧力可能成为风电工程师的噩梦

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作者：每日风电 2019/03/25 浏览：4751 企业

精密定扭

大家都知道在风力发电机里有很多关键部位的螺栓连接是需要精密定扭的。不精确的螺栓预紧力可能成为风电工程师的噩梦。幸运的是，行业内已经发展出来一些解决方案克服这些问题。

RAD Torque Systems拥有25年齿轮减速扭矩工具的生产经验，是行星齿轮减速扭矩枪的全球领军品牌。所有的RAD工具都不采用液压来紧固螺母，而是采用行星齿轮减速箱来实现最大扭矩16500Nm。采用这种方式进行扭矩作业可以大大的提高效率而且也更符合人机工学。使用RAD工具平均可以每台风机节约一天的安装时间。

Laboratory tool calibration versus bolting in the field

实验室校准VS现场校准

传统扭矩工具都是在实验室环境下的模拟螺栓上校准的。螺栓紧固行业面临的最大挑战就是优化模拟螺栓与现场实际工况之间的差异。通常涉及到的两个专业术语是硬连接和软连接。扭矩工具是根据连接的“硬度”来校准的，因此可以使他们尽可能的接近现场工况。

如果需要，任何校准值的差异都可以在现场调整。这些差异的发生通常有很多原因，但是最主要的是因为不同反作用力臂和螺栓的材质参数造成的。

为了在现场精确的测量扭矩值，RAD开发了一种智能套筒SmartSocketTM, 用来精密测量螺栓实际获得的扭矩（精度+/-1%）。工具输出扭矩和螺栓实际获得的扭矩之间的差异可以通过屏幕直接显示出来，然后可以根据智能套筒检测的扭矩值来调整扭矩工具的校准设置，达到现场校准的目的。

Tool accuracy – repeatability

工具精度-可重复性

找到差异并且完成现场校准之后，下一步就是工具的性能了。评判工具性能的最佳方式就是可重复性：多次紧固循环之间的扭矩差异范围。RAD工具的重复精度可以达到2%-4%，取决于工具种类。E-RAD是最佳性能的工具，可以达到2%的重复精度。举例讲，设定了10，000Nm工具的输出扭矩值将会在9800Nm到10200Nm之间。

Applying torque – what are the options?

施加扭矩-有什么选择？

就我们的电动扭矩工具来讲有两种选择：一种是电流控制，另一种是传感器闭环控制。

1. Current control electric torque wrenches

电流控制的扭矩扳手

之前提过，传统的电动扭矩扳手在施加扭矩时是通过程序重复实验室里的模拟螺栓连接上校准值，根据工具类型的不同，精度可以达到3%-5%。通常来讲，伺服控制的扭矩扳手，比如ERAD是最准确的。为了更进一步提高精度，推荐在现场与智能套筒配合使用。

2. Transducer controlled electric torque wrenches

传感器控制的电动扭矩扳手

第二个选择就是传感器控制的扭矩扳手。传感器闭环设计的扭矩扳手在扭矩输出端植入了扭矩传感器，这种传感器采用了最新的应变计技术。（图上齿轮箱壳体上的黑圈）

因此这种扳手可以测量通过反力臂施加到螺栓上的实际扭矩值。这种技术总是能够自动识别连接的类型，并且通过传感器感应到的扭矩值来控制伺服电机补偿或者停机，因此能够更精确的施加扭矩。这也是为什么我们从2012年就面向市场推出了ERAD-S系列扭矩扳手，至今，它仍然是最精确的扭矩扳手。

E-RAD-S transducer controlled on a wind tower flange

E-RAD-S 传感器闭环在风机塔筒法兰上应用

Torque check: service of bolted connections

扭矩检查功能：螺栓连接维护

当我们为关键螺栓连接选择工具的时候，业内人士集中关注的是初次螺栓安装。但是对螺栓生命周期里的维护也和初次安装同样重要。每年一次的扭矩检查可以帮助您了解螺栓的状态，但是也会增加一些潜在的风险。大部分螺栓扭矩检查的方法都会在扭矩检查时增加一定的扭矩，每一次检查都有可能对螺栓造成伤害。后果严重的或导致螺栓过紧，从而引起螺栓完全失效。

RAD开发出了一种不会增加螺栓额外扭矩的扭矩检查的方法。软件可以确保螺栓检查的时候不会增加比设定扭矩值更大的扭矩。如果扭矩检查时发现螺栓已经丧失了一定的预紧力，那么工具会计算出拧紧到设定扭矩值所转动的角度，并通过屏幕反馈给操作者。

Bolting operations’ data log

拧紧操作的数据采集

当进行拧紧操作时，操作者可以通过扳手上面的指示灯Pass/Fail来获得拧紧结果的视觉指示。一旦在拧紧过程中发生错误，E-RAD电子精控扭矩枪会自动记录这些错误信息。所有数据可以很简单地下载成Excel或者PDF文件，因此拧紧过程中出现的问题都可以追踪溯源。我们的智能套筒Smart Socket TM也带有数据采集下载功能。

Solutions for achieving precise torque

取得精准扭矩的解决方案

对所有关键螺栓连接施加准确的扭矩已经不再是风电工程师的大顾虑了。行业里面已经发展形成了多种保证扭矩精度的方法。RAD TORQUE SYSTEMS特别提供“现场校准”的解决方案和扭矩检查的方法来保证紧固的高精度。

Bespoke solutions for the wind industry:

为风电行业量身定做：

线槽，接地连接和一些靠近塔筒法兰的障碍物通常会在紧固塔筒法兰螺栓时限制工具的高度。机舱架里面的空间对于工具的使用更成问题。考虑到使用多种工具可以在风机吊装过程中节省高达8个小时，业内人士对小巧轻便且适用的工具有强劲的需求。

RAD为此开发了一系列定制化的解决方案：

1. Tools with a 90 degrees gearbox connection

90度弯头工具

原本所有扭矩倍增式的工具都是需要马达和齿轮箱在一条中心线上的。比如正常直柄ERAD 3400Nm的工具不含套筒的高度是380mm。如果采用弯头设计，即齿轮箱和马达成90度角，同样的工具变成了只有210mm高度。这就很适用于机舱架和轮毂里面的一些应用了。