风机倒塌原因探讨

国标 GB/T1228-84 扭矩摩擦系数最低值 0.11，从 1984 年执行到现在已有 27 年了， 从事这项检测工作的人也按这个标准干了 27 年了，要想改变理念扭矩最低值摩擦系数 μ≥0.14 很难， 尽管有建设部发布的国标 JG/T5057.40 对建筑机械设备扭矩紧固力的要 求和有国外扭矩摩擦系数 μ≥0.15-0.21 的扭矩紧固力要求。想改变 GB/T1228 最低值 是扭矩摩擦系数 μ=0.11 是不可能了，只有从以后中型风机 1.5MW-5MW 倒塌几百台中再 去思考最低扭矩值了。
分析上述风电整机倒塌、风电塔筒法兰盘连接处折断倒塌、风机坠头叶片损坏等事 故的原因，可以得出如下几点： 风电材料设备
（一）安装技术不科学，凭经验想当然。安装员工没有考虑到风电主要运行部件都 位于 80-100 米的塔顶机舱内，运行时产生的振动极大，而且振动频率很高。安装连接 风机机主螺栓没有按科学紧固，风机坠头风叶打坏。风电地脚螺栓没有紧固到位，在强 大振动中螺栓松动，摩擦剪切造成迟断倒塌而且是整机倒塌，造成塔顶机舱内部件毁灭 性破坏。风机塔筒安装法兰盘连接处螺栓预紧力和预紧扭矩值（摩擦系数 μ≥0.14）才 能防止螺栓螺母松动，因为塔筒从地面算起 40 米以下是受风机机仓内 25 吨左右部件和 风叶片转动产生振动力最大部位处。风机拦腰折断倒下多是在连接法兰盘处，倒塌折断 多是法兰盘振裂（法兰盘连接螺栓孔振裂）。但是，实际是螺栓松动后造成风机倒下而 把法兰盘振开裂了，而风机倒下螺栓没有断是因为风机有直径 4 米的塔筒支撑，倒下没 有把大直径螺栓折断而已，其实，罪魁祸首是螺栓没有按建设部公布的 JG/T5057.40-1995 预紧力和预紧扭矩值（摩擦系数 μ≥0.14）紧固而造成螺栓螺母松 动致使风机倒塌。这三类事故的发生都与安装有重大关系，没有按科学依据扭矩紧固螺
栓螺母而造成风机倒塌。欧美日本等国家没有发生过整机倒塌和拦腰折断等重大事故， 风机坠头现象也没有发生过。 风电材料设备
（二）大型风机多是在 80 米以上，1.5MW 以上风机的安装在国内是门新课。本人年 青时做过设备、吊塔和宝钢建设安装，讲的螺栓预紧力是屈服强度 70%，预紧扭矩值摩 擦系数 μ≥0.14。由于以前吊机和机械设备上使用表面发黑螺栓，扭矩值摩擦系数要求 在 0.15 以上，原因是发黑螺栓表面有点油，必须扭矩值摩擦系数 μ≥0.15 才能预防螺 栓螺母松动。否则吊机和机械设备运行时产生振动会造成螺栓松动而迟断，吊机在高空 中倒下，当时追查责任要杀头的。现在讲究安装进度、经济效益，出事故是常有的事， 讲效率低也就没有人去分析事故原因了，因此风机倒塌屡见不鲜了。
附件： 附件：要使风机不倒塌必须改变理念
风机高强度上使用的 10.9 级连接副扭矩系数值按国标 GB/T1228-84 要求用滑度控 制摩擦系数在 0.11-0.15 范围内，还是按国标 JG/T5057.40（中华人民共和国建设部发 布：“建筑机械与设备高强度紧固技术条件 JG/T5057.40-1995：预紧力和预紧扭矩值摩 擦系数 μ=0.14” ）要求扭矩值紧固呢？
当在预紧力屈服强度 70%，扭矩值（摩擦系数 μ≥0.14）时螺栓扭断或滑丝、屈服、 螺栓跟转多属于螺栓质量问题，而不是超扭造成的，必须更换螺栓，绝对不能降低扭矩 值或扭矩紧固力。cnwpme·com
预紧力是屈服强度 70%，这是全世界的共识，放余量 30%是有科学道理的。美国、 日本对 8.8 级、10.9 级有时采用屈服强度的 75%-80%作预紧力。一般用在桥梁上的预紧 力也在范围之内的。如果预紧力定为屈服强度的 45%-50%，当扭矩紧固时螺栓会团团转， 这时安装人员多知道是不允许的。但安装人员认为大直径 M48 以上螺栓扭矩值低一点没 有关系，这就大错特错了。
风机倒塌原因探讨 2011-04-25 16:06:37 作者：陈三弟
从 2008 年到 2010 年， 发生了多起风电整机倒塌、 风电塔筒法兰盘连接处折断倒塌、 风机坠头叶片损坏等事故，如风电 1.5MW 在辽宁地区整机倒塌造成了巨大的损失，有关 报道指出一台经济损失达数千万元。国内近两年这类倒塌事故屡见不鲜。随着大型风电 2.5MW-5MW 的上马，安装不当更会发生上述倒塌事故，必须予以重视。
再举个例子，德标 DIN933，DIN934，国标 GB5782，GB5783，GB897，GB898，GB901 等，包括英标、美标，表面镀达克罗，热镀锌，也要按国标 GB/T1228 标准增加滑度降 低摩擦系数来扭矩紧固吗？要搞清楚增加滑度必须增加摩擦系数，而不是降低摩擦系 数。学过力学都懂这些道理的。表面越滑越要增加扭矩值（摩擦系数）才能预防螺栓螺 母松动。
（三）钢铁材料不管什么级别 8.8 级或 10.9 级，用直径再粗如 M64 或 M72 直径的 螺栓，只要螺栓松动后，受摩擦压挤，在振动状态下工作时受横向剪切力作用，迟断是 必然的，早晚只不过是时间问题，一般延迟 3 个月到 2 年是必断的。大型风机法兰盘直 径增大到 6 米或 10 米更要求平稳，螺栓直径规格增粗到 M64 来连接塔筒法兰盘，如果 扭矩值低于 0.14， 螺栓螺母还是会松动的。 只有螺栓螺母不松动， 才会没有摩擦和压挤， 横向才不会产生剪切，螺栓 30 年不会断。只有按扭矩值（摩擦系数 μ≥0.14）紧固技 术要求安装，螺栓螺母才不会松动，风机才不会倾斜，也就不会倒塌了。防止螺栓松动 靠科学扭矩最低值（摩擦系数 μ≥0.14），通俗一点讲，螺栓 10.9 级中的抗拉强度应 大等于 1040MPa 到 1220MPa，低于 1040 MPa 属于抗拉强度不合格。扭矩值也是一样，μ ＜0.14 属于没有紧固牢，会发生螺栓螺母松动。没有一个国家对高强度螺栓 8.8 级和 10.9 级的扭矩值的要求是低于 0.14 的。再举个例子，数学里的 π 是 3.14，计算卫星 轨道圆周率 π 是 3.141592654……，小数点越多，计算出来的卫星轨道越精确，这是一 样的道理。但不能用 π=3.13 去求圆的面积和周长，这是小学三年级学生都知道的。只 不过近 40 年没有人去研究螺栓扭矩问题而已。但风机地脚螺栓和风机法兰盘连接螺栓 扭矩紧固时必须一步到位，因为风机是每秒钟都在振动，如果螺栓螺母松动，风机随时 会倒塌的。
风电在国内是新发展的事业，又是节能环保型事业，而在欧美国家发展得早些，安 装技术数据与国标 JG/T5057.40 中建设部发布的预紧力和预紧值摩擦系数 μ≥0.14 是 一样的，如美国铁路工程师学会规定摩擦系数 kt=0.2，西德 1974 年规定螺栓涂二硫化 钼时 kt=0.15-0.16，涂少量油时增加滑度必须摩擦系数值要高 kt=0.2-0.21，日本国铁 桥梁所规定 kt=0.15-0.19。这些国家和我国建设部发布的 JG/T5057.40-1995 紧固扭矩 最低值数据还不能算科学扭矩最低紧固值吗？ cnwpem
摩擦系数 kt 值，美国铁路工程师学会规定 kt=0.2，西德 1974 年规定螺栓涂二硫化 钼时 kt=0.15-0.16，涂少量油时 kt=0.2-0.21（涂油增加滑度时摩擦系数要比涂二硫化 钼时大），日本国铁桥梁所规定 kt=0.15-0.19。如此看来，国标 GB/T1228-84 规定的摩 擦系数 μ=0.11 是否太低了吧。如果按 GB/T1228-84 测试时在摩擦系数为 0.22-0.23 时 扭断，这时测试中心出的报告为不合格，怎么办？必须对这批摩擦系数 0.23 扭断做拉 伸检测 GB3098.1 机械性能，也就是讲 GB3098.1 是检测螺栓的机械性能的标准。机械性 能合格，GB/T1228 有滑度或没有滑度无所谓了。因为安装时是根据预紧力和预紧扭矩值 摩擦系数 μ≥0.14， 紧固时螺栓没有扭断， 没有屈服， 没有滑丝， 能讲这批 GB/T1228-84 螺栓不合格吗？以上例子说明再清楚不过了。
这理念必须要搞懂搞清楚。使用在风机连接副上后果是不可想象的。近两年倒塌了 几十台风机已经说明高强度 10.9 级连接副扭矩值到底按 GB/T1228-84（摩擦系数 0.11
或更低点 0.08）还是按建设部发布的国标 JG/T5057.40-1995 扭矩值摩擦系数 μ≥0.14 存在很大的争议和分歧。物理学力学博士能解答这个问题。可以查一下国外资料，对比 一下就清楚了。
就不需要按建设部发布的 JG/T5057.40-1995 预紧力和预紧扭矩值 （摩擦系数 μ≥0.14） ， 行吗？
现在安装公司在安装紧固时图快而对大直径 M36 以上螺栓扭矩时采用 GB/T1228 检 测滑度控制摩擦系数在 0.11-0.15 范围内来紧固螺栓螺母，导致螺栓松动，风机倒塌。 应该讲增加滑度，扭矩值必须高而不是扭矩值低，这最起码的常识不懂是造成风机倒塌 的罪魁祸首。
由于国内对高强度 8.8 级和 10.9 级螺栓紧固力的观点不同，按国标 GB/T1228 钢结 构检测时的标准来代替扭矩值摩擦系数 μ≥0.14 的标准是不对的。观点不同，甚至是 混为一谈的糊涂认识造成了风机安装不科学，导致了几十台风机倒塌的重大事故的发 生。国标 GB/T1228 钢结构检测标准是用磷皂化增加滑度来控制螺栓螺母的摩擦系数 μ=0.11-0.15。通过滑度来控制摩擦系数是 GB/T1228 检测标准之一，而不是扭矩紧固 力的标准（检测螺栓标准是按国标 GB3098.1 机械性能）。当大直径 M42 以上检测合格，
二者相比同样规格 M64 扭矩紧固力相差 4480 N·m，相当于少 M42 规格 10.9 级高强 度螺栓扭矩紧固力的值。 中国
建设部发布的 JG/T5057.40-1995 预紧力和预紧扭矩值（摩擦系数 μ≥0.14）是老一辈 科学家根据物理学家爱因斯坦研究物理力学得出的科学依据，运用了数学家华罗庚、物 理学家钱三强、钱学森、钱伟长等老前辈研究的成果。我们按照使用还会错吗？近 50 年国内没有出一个科学家，也只能按建设部发布的 JG/T5057.40-1995 预紧力和预紧扭 矩值（摩擦系数 μ≥0.14）来预防螺栓螺母松动的科学依据。
扭矩值低紧固在静态连接处不会出事故的，比如钢结构房梁上，固定在钢架上、货 架上。中石化管道连接螺栓等静态部位扭矩值低有好处，维修时折断螺栓比较方便。而 在桥梁上特别是风机法兰盘连接螺栓螺母必须要按摩擦系数 μ≥0.14，否则会松动，风 机倒塌。去年以来倒塌几十台要引起老总们的关心和重视了。 中国风电材料设备网