孫文杰
(重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,重慶 400037)
目前金風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片密封環(huán)都是在現(xiàn)場進(jìn)行安裝,安裝質(zhì)量主要存在以下3 方面的問題[1-4]:一是現(xiàn)場作業(yè)人員熟練程度差別比較大,作業(yè)人員具備的作業(yè)知識也不統(tǒng)一,導(dǎo)致葉片密封環(huán)安裝效率低、質(zhì)量差;二是現(xiàn)場情況復(fù)雜、環(huán)境多變,尤其在冬季極為寒冷、夏季極為炎熱的情況下,會影響結(jié)構(gòu)膠的膠結(jié)性能,同時在現(xiàn)場無法保證膠結(jié)面的清潔,影響葉片密封環(huán)的安裝質(zhì)量;三是葉片密封環(huán)安裝所用的結(jié)構(gòu)膠需要很長的凝固時間,在現(xiàn)場進(jìn)行葉片密封環(huán)安裝,大大增加了現(xiàn)場的作業(yè)時長,降低了風(fēng)機(jī)整體吊裝效率。
為了解決上述問題,我們采用了葉片密封環(huán)預(yù)安裝的方案,在葉片出廠之前,由葉片廠家完成安裝,并于固原偏城梁2.0 MW 項(xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行驗(yàn)證。
如圖1 所示,風(fēng)機(jī)葉片和導(dǎo)流罩配合部位的密封主要是靠葉片密封環(huán)和導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)兩者配合來實(shí)現(xiàn),兩者之間的間隙是其密封效果好壞的關(guān)鍵。
圖1 密封環(huán)與導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)之間的間隙
該預(yù)安裝葉片密封環(huán)是采用2.5 MW 機(jī)組的葉片密封環(huán)安裝在2.0 MW 機(jī)組葉片上,前期的參數(shù)修訂是根據(jù)計(jì)算機(jī)三維仿真模擬得來,通過將2.5 MW 機(jī)組的葉片密封環(huán)與2.0 MW 機(jī)組葉片及導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)進(jìn)行模擬裝配,并測得間隙h在20 mm,如圖2 所示,符合安裝要求。
圖2 模擬仿真間隙
預(yù)安裝密封環(huán)葉片在葉輪組裝完成后,密封環(huán)與導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)之間的間隙很小不滿足20 mm的設(shè)計(jì)要求,且不均勻,某些位置甚至存在干涉的情況。
針對以上出現(xiàn)的問題,我們從設(shè)計(jì)尺寸和實(shí)際裝配兩方面來分析密封環(huán)與加強(qiáng)環(huán)產(chǎn)生干涉的原因。
密封環(huán)與導(dǎo)流罩孔加強(qiáng)環(huán)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如圖3、圖4 所示。
圖3 密封環(huán)設(shè)計(jì)參數(shù)(mm)
圖4 導(dǎo)流罩孔加強(qiáng)環(huán)直徑
通過設(shè)計(jì)計(jì)算,密封環(huán)與導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)之間的間隙為(2 700-2 660) /2=20 mm。
3.2.1 密封環(huán)測量
實(shí)際安裝后的葉片密封環(huán)最大直徑為2 400+144×2=2 688 mm,其中2 400 mm 為葉片法蘭直徑,144 mm 為密封環(huán)內(nèi)側(cè)至葉片表面的距離。
3.2.2 導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)測量
導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)實(shí)際尺寸為2 508+6×2+75×2=2 670 mm,其中2 508 mm 為導(dǎo)流罩孔內(nèi)壁直徑,6 mm 為導(dǎo)流罩厚度,75 mm 為導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)外側(cè)至導(dǎo)流罩表面的距離。
通過實(shí)際測量,現(xiàn)場安裝后的葉片密封環(huán)與導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)之間的間隙為(2 688-2 670) /2=9 mm,與測得的間隙是一致的。但是由于安裝密封環(huán)的葉根位置在圓周方向?yàn)椴灰?guī)則圓柱面,這就導(dǎo)致密封環(huán)與加強(qiáng)環(huán)之間的間隙不均勻,在某些位置就會出現(xiàn)干涉情況。產(chǎn)生干涉的主要原因有以下幾方面。
a) 由于2.5 MW 風(fēng)機(jī)葉片葉根直徑要比2.0 MW風(fēng)機(jī)葉片葉根直徑大,將2.5 MW 風(fēng)機(jī)葉片密封環(huán)運(yùn)用到2.0 MW 風(fēng)機(jī)葉片上,需要很大的切割量,切割之后的葉片密封環(huán)安裝到2.0 MW 風(fēng)機(jī)葉片上由于形變量過大,導(dǎo)致安裝后的葉片密封環(huán)直徑小于2 700 mm。
b) 在設(shè)計(jì)上,未充分考慮葉片、導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)的制造誤差對裝配結(jié)構(gòu)的影響,導(dǎo)致密封環(huán)安裝后直徑過小,造成與加強(qiáng)環(huán)干涉。
為了使葉片密封環(huán)與導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)之間的間隙在合理的范圍內(nèi),現(xiàn)場采用切割導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)的辦法來處理,切割尺寸為20 mm。
對導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)處理之后,組對的葉輪其葉片密封環(huán)與導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)之間的間隙最小處為14 mm 左右,最大處有24 mm 左右,經(jīng)過變槳其間隙在16 mm 與23 mm 之間,基本滿足要求。
根據(jù)現(xiàn)場所測數(shù)據(jù),考慮葉片、導(dǎo)流罩的制造誤差,將葉片密封環(huán)的設(shè)計(jì)尺寸在原基礎(chǔ)之上加大40 mm。后期廠家在安裝葉片密封環(huán)時,需要確保安裝之后葉片密封環(huán)的直徑在合理范圍之內(nèi),假如不符合,需要向廠家及時反饋,使問題能夠得到及時解決。
通過對預(yù)安裝密封環(huán)葉片在現(xiàn)場組裝出現(xiàn)的各種情況的總結(jié),在以后類似的工藝改進(jìn)過程中需要注意以下3 方面。
a) 通過三維仿真模擬驗(yàn)證工藝設(shè)計(jì)是否合理時,需要全面考慮現(xiàn)場實(shí)際中出現(xiàn)的各個情況,綜合考慮各個因素,使得設(shè)計(jì)更合理,避免問題出現(xiàn)在現(xiàn)場。
b) 在工藝改進(jìn)之后,需要及時驗(yàn)證工藝改進(jìn)的合理性,避免問題大面積出現(xiàn),延誤后續(xù)工作的繼續(xù)開展。
c) 在工藝改進(jìn)前期,需要對改進(jìn)的相關(guān)工藝進(jìn)行充分的調(diào)研,以免工藝改進(jìn)之后對其他工藝產(chǎn)生不利的影響,進(jìn)而影響全局。