風(fēng)機(jī)葉片密封環(huán)預(yù)安裝現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證及優(yōu)化

孫文杰

（重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 400037）

0 引言

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(chǎng)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(chǎng)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(shí)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(chǎng)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(huì)影響結(jié)構(gòu)膠的膠結(jié)性能，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)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(zhǎng)的凝固時(shí)間，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行葉片密封環(huán)安裝，大大增加了現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)時(shí)長(zhǎng)，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(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證。

1 葉片密封環(huán)的結(jié)構(gòu)及其功能

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(lái)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(lái)，通過(guò)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(cè)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

2 現(xiàn)場(chǎng)葉片組裝后存在的問題

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。

3 原因分析

針對(duì)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(lái)分析密封環(huán)與加強(qiáng)環(huán)產(chǎn)生干涉的原因。

3.1 設(shè)計(jì)尺寸復(fù)核

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(guò)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 實(shí)測(cè)尺寸復(fù)核

3.2.1 密封環(huán)測(cè)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(cè)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。

3.3 結(jié)果與討論

通過(guò)實(shí)際測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(huì)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(guò)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(duì)裝配結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致密封環(huán)安裝后直徑過(guò)小，造成與加強(qiáng)環(huán)干涉。

4 解決措施及方案

4.1 現(xiàn)場(chǎng)解決方案

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(chǎng)采用切割導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)的辦法來(lái)處理，切割尺寸為20 mm。

對(duì)導(dǎo)流罩加強(qiáng)環(huán)處理之后，組對(duì)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(guò)變槳其間隙在16 mm 與23 mm 之間，基本滿足要求。

4.2 優(yōu)化方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)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(shí)，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(shí)反饋，使問題能夠得到及時(shí)解決。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)預(yù)安裝密封環(huán)葉片在現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程中需要注意以下3 方面。

a） 通過(guò)三維仿真模擬驗(yàn)證工藝設(shè)計(jì)是否合理時(shí)，需要全面考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中出現(xiàn)的各個(gè)情況，綜合考慮各個(gè)因素，使得設(shè)計(jì)更合理，避免問題出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)。

b） 在工藝改進(jìn)之后，需要及時(shí)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(duì)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(duì)其他工藝產(chǎn)生不利的影響，進(jìn)而影響全局。