风力发电机塔筒紧固用高强螺栓断裂失效分析_张君
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35CrMo钢高强螺栓断裂失效分析韩克甲;赵晓辉;李洪伟【摘要】某风电厂铁塔用紧固高强螺栓在使用一个月后于螺纹处出现多根断裂现象.通过宏观检验、化学成分分析、力学性能试验、金相检验、断口分析等方法对螺栓断裂原因进行了分析.结果表明:失效高强螺栓螺纹处表面全脱碳层深度超标,且脱碳层深度极不均匀,在全脱碳层最大深度处容易产生应力集中,并造成螺栓表面部分区域的强度和抗疲劳性能下降,无法承受设计载荷,从而导致高强螺栓在此处出现应力裂纹并最终发生疲劳断裂失效.%The high strength bolts used for tower fastening in a wind power plant, appeared multiple fracture phenomena at the thread position after a month's use.By means of macro examination, chemical composition analysis, mechanical property test, metallographic examination, fracture analysis and so on, the fracture reasons of the bolts were analyzed.The results show that the surface total decarburization layer depth of the failure high strength bolts at the thread position exceeded the standard requirement, and at the same time the decarburization layer depth was very uneven.Stress concentration easily formed at the deepest total decarburization position, and the decarburization also caused the decrease of strength and fatigue property of the bolts at local positions and made the bolts not bear the design load.So stress cracks appeared here and resulted in the final fatigue fracture failure of the high strength bolts.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2017(053)006【总页数】4页(P434-436,441)【关键词】高强螺栓;脱碳;应力裂纹;疲劳断裂【作者】韩克甲;赵晓辉;李洪伟【作者单位】淄博市新材料研究所, 淄博 255040;淄博市新材料研究所, 淄博255040;淄博市新材料研究所, 淄博 255040【正文语种】中文【中图分类】TH131.3某风电厂采购一批铁塔用紧固高强螺栓,螺栓规格为M24 mm×120 mm。
风电机组变桨连接螺栓断裂原因分析及预防措施摘要风力发电机叶片是一个纤维增强复合材料制成的薄壳结构。
叶片工作时,根部承受着复杂的剪切、挤压、弯扭载荷组合作用,应力状态复杂易产生结构失效,所以叶片根部连接必须具有足够的强度、刚度、局部稳定性、胶接强度和疲劳断裂强度。
一旦叶根部位出现连接失效问题,叶片与风力机转子轮毂分离,发电机无法正常工作,甚至导致灾难性的质量和安全事故。
因此,对风机叶片连接螺栓状态进行监测成为了必要的手段,某公司针对风电机组变桨连接螺栓断裂情况,对叶片连接螺栓断裂进行了原因分析,并提出预防及监测措施,以确保机组安全稳定运行。
关键词:变桨连接螺栓;疲劳断裂;预紧力0引言风电叶片是风力发电机组捕获风能的核心部件,其工况复杂、工作载荷很大,设计上要求达到安全运行二十年的使用寿命要求。
叶片在运转过程中,同时承受着气动力、重力及离心力等复杂载荷的作用,其中叶片根部连接成为叶片设计中最关键的部分(如图1)。
由于叶根的载荷最大,而且应力状态复杂,承受着复杂的剪切、挤压、弯扭载荷作用,所以叶根连接必须具有足够的机械强度与弯扭刚度。
叶根的受力方式也极为复杂,同时承受拉伸、压缩、扭转及剪切等复杂应力的作用。
叶片根部连接螺栓断裂而导致风电机组运行事故是一种常见的故障模式。
图 1 叶片与轮毂链接示意图1叶片根部连接螺栓断裂的主要故障及根源分析目前,叶根与轮毂链接的的方式主要由三种:“T型螺栓”连接方式,螺栓套筒预埋连接方式,金属制根部连接件连接方式。
在正常工作状态中,叶片叶根螺栓连接是紧连接,承受着交变载荷。
“T 型螺栓”连接( 包含双头螺栓及横向螺母) ,也称“IKEA” 连接,是风机叶片最广泛的螺栓连接结构之一,本文重点考虑“T型螺栓”连接方式。
在叶片根部断面沿叶根节圆均匀分布多组高强度螺栓组,每组螺栓由双头螺杆和交叉螺母组成,叶片根端有两组均匀分布且互相对应螺栓孔和螺母孔,交叉螺母安装在径向螺母孔中,双头螺杆安装在轴向螺栓孔中,双头螺杆一端与交叉螺母连接,另一端伸出断面与主机轮毂连接,从而将叶片与主机联为一体(如图2)。
风力发电机组叶片连接高强螺栓的断裂原因分析姚兵印;张志博;马剑民;王玉兴;卢正欣【摘要】某风电场多台3 MW风力发电机组在运行1.5 a (年)后,叶片连接螺栓频繁发生断裂.通过化学成分分析、力学性能测试、金相分析及断口分析等方法,对其中一台风力发电机组的叶片连接螺栓断裂原因进行了分析.结果表明:该风电场叶片连接螺栓的断裂原因主要是材料中存在大量的氧化硅夹杂物,以及制造过程中热处理工艺控制不当导致的晶粒粗大等原因.且叶片连接螺栓安装及定期维护时预紧力分散度较大,使得螺栓在运行中受到复杂的应力条件下发生疲劳断裂失效.%The high-strength bolts,which were applied to the 3 MW Wind turbine blades in a wind power plant,were fractured frequently after running for1 .5 years.The reasons of the fracture were analyzed by means of chemical composition analysis,mechanical properties testing,metallographic analysis,fracture surface analysis, and so on.The results show that the main reasons of the fracture of the bolts were lots of silicon oxide inclusions in the material,bulky grains caused by improper heat treatment,and so on.In addition,the pretightening force was relatively dispersive in the installation and maintenance process,which led to fatigue fracture failure of the bolts under the complicated stress.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2016(052)005【总页数】6页(P339-344)【关键词】风电场;叶片;高强螺栓;疲劳断裂【作者】姚兵印;张志博;马剑民;王玉兴;卢正欣【作者单位】西安热工研究院有限公司,西安710032;西安热工研究院有限公司,西安710032;西安热工研究院有限公司,西安710032;西安热工研究院有限公司,西安 710032;西安理工大学,西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TG115.2;TG142.1某风电场一期工程由16台单机容量为3 MW的变速恒频、变桨距控制、陆上型风力发电机组组成,风力发电机组型号为SL-3000/113。
风力发电机组塔筒螺栓断裂对结构的影响分析摘要:随着传统能源的枯竭和环境问题的日益突出,风能作为一种清洁无污染的可再生能源,受到世界各国越来越多的重视。
风能是可再生的清洁能源,随着煤炭资源日益匮乏以及人们环保理念的持续加强,对风能等清洁能源的需求持续增加。
风能资源量大质优,因而风力发电受到社会各界的持续关注。
风电机组的塔式结构使塔筒承担机舱及叶片的自重及风的水平荷载,由于风速的时变特性,导致风电机组运行在交变载荷工况下,随着运行时间的增加,塔筒的连接螺栓承受的交变应力作用易引发其疲劳失效,如果定检过程中没有及时发现将引发较为严重的后果。
基于此,本篇文章对风力发电机组塔筒螺栓断裂对结构的影响进行研究,以供参考。
关键词:风力发电机组;塔筒螺栓断裂;结构;影响分析引言风电已成为我国能源电力领域的一支生力军。
风电塔作为风力发电系统的重要组成部分,是一种新型的高-柔薄壁结构,其上部的机舱、轮毂、叶片质量较大,这种“头重脚轻”的结构形式不利于风机塔承受荷载。
根据风力发电特性,其普遍所处位置与自身高度都处于比较高的位置,所以风电机组的安装成为一件技术性、安全性特别强,且工作量集中的工作,风电塔筒在风力发电机组中主要起支撑和最外层保护作用,同时吸收机组震动,其安装质量的好坏、效率高低直接关系到整个发电机组的正常运行和施工单位的经济效益。
1风力发电机发电能力评估风力发电机的等效风能利用小时数是衡量项目发电性能的重要指标,它就是风力发电机年发电量与容量的比值。
对于单台机组,它是单台风机年发电量与机组容量的比值。
所以可以从分析单台风机的等效风能利用小时数入手。
统计单台机组的发电量,将单台机组发电量加上限电、故障、检修等损失电量折算为等效利用小时数,对风电场同型号机组的等效利用小时数进行排序,并将实际风速与等效利用小时数进行对照分析,可以筛选出相同风速条件下等效利用小时数低于平均值的机组。
风机功率曲线是风力发电机组发电能力的最直接体现。
风能发电机组结构件的失效分析与预防(待续)第1讲螺栓的失效分析与预防WANG Rong【摘要】对风能发电机组的结构进行了简单介绍,对其上经常失效的结构件以及其材料、热处理工艺和失效形式进行了归纳.选取了机组上应用数量较多、作用比较重要的高强度螺栓作为该讲的主要内容,对螺栓在机组上的应用特点、失效特点、结构特点、受力特点及其失效原因进行了较为详细的论述.结合多年的失效分析经验,采用实际案例的方式,重点介绍了机组上螺栓最常出现的两种失效形式——疲劳断裂和氢脆型断裂,并对这两种失效产生的根本原因进行了剖析,最后提出了避免机组上螺栓失效的预防措施.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2019(055)006【总页数】10页(P371-380)【关键词】风能发电机组;结构件;高强度螺栓;失效分析;疲劳断裂;氢脆断裂【作者】WANG Rong【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM614;TG115风能发电机组(以下简称为风电机组或机组,WTGS)的结构如图1所示,经常失效的结构件主要分布于“轮毂”总成、“齿轮箱”总成和“偏航系统”总成3个区域,另塔筒内法兰上的连接螺栓也有较多的失效事故发生。
笔者主要对风能发电机组上失效概率最高的3种构件,即螺栓(第1讲)、齿轮(第2讲)和轴承(第3讲)的失效模式、失效原因以及相应的预防措施进行了概述。
1 风能发电机组概述1.1 机组上经常失效的结构件图1 风能发电机组结构示意图Fig.1 Schematic diagram of structure of the WTGS风能发电机组上常见的失效件有:齿圈、齿轴、齿轮、销轴、轴承、高强度螺栓等。
1.2 失效件受力特点(1) 无风时,机组的叶片停止不动,相当于一个悬臂梁结构。
但由于叶片的质量较大(一般MW级别的机组叶片长度达50多米,重量在20 t以上。
目前世界上风电机组上最长的叶片是丹麦Vestas的V164-7MW风机,叶轮直径长164 m,单个叶片长80 m),轮毂及其连接部分的螺栓、相互配合的齿轮及轴承等都将承受较大的静载荷。
浅谈风力发电机组叶片螺栓频繁断裂原因及解决方案发布时间:2022-01-10T07:47:36.554Z 来源:《当代电力文化》2021年29期作者:高翔李晓龙康世勇[导读] 风力发电机组叶片连接的主要方式为螺栓连接高翔李晓龙康世勇国投哈密风电有限公司新疆哈密 839000摘要风力发电机组叶片连接的主要方式为螺栓连接,随着时间推移,部分风力发电机组已运行10年时间,陆续出现叶片螺栓断裂等情况。
螺栓作为风电机组叶片的重要联结件,发生断裂后严重影响风机运行安全性和稳定性,本文对华锐SL1500型风力发电机组叶片螺栓频繁断裂原因及解决方案进行简单介绍。
关键词:风机叶片螺栓断裂应力分析安装工艺;引言近年我国新能源产业速度发展,尤其以风力发电产业发展迅速,随着时间推移,部分风力发电机组已投运10年时间,随着设备老化风力发电机组叶片螺栓断裂现象已普遍存在于各风电场,分析叶片螺栓断裂原因,研究可靠措施已成为当务之急。
一、叶片螺栓装配风电机组叶片材料是由聚酯树脂、胶衣、面层、玻璃纤维织物等材料复合而成的,具有较高的防雨雪、防沙尘、抗磨损及耐低温的性能。
华锐SL1500型机组叶片由54颗高强度叶片螺栓固定于轮毂,螺栓分布情况如下图:二、螺栓断裂有限元分析叶根有限元模型根据《FL-HSN1900DFT _变桨轴承》、《LZ43.5-1.5-圆螺母-20110504》、《LZ43.5-1.5-V2 根部连接图》、《LZ43.5-1.5 双头螺栓》图纸建立叶片根部连接模型。
叶根螺栓连接图如图下图所示。
根据《 1500.029.0101.02D _LZ43.5_SL1589_HH80_TC S blade loads data-20160728》。
叶根最大弯矩为 Mext =5313.5KNm, 叶根最大轴向载荷为 734.1KN。
Fa:有限元模型中,一个螺栓在极限工作载荷作用下的最大力; Mext:叶根最大弯矩 Mext =5313.5KNm;Fz:叶根最大轴向力 Fz=734.1KN;N:螺栓个数(n=54); d:叶根螺栓节圆直径(d=1.8m)。
超高强度螺栓断裂失效分析发表时间:2017-07-13T12:00:44.147Z 来源:《基层建设》2017年第8期作者:钱豪[导读] 螺栓的受力特点决定了它是发动机的薄弱零部件。
因此,连杆螺栓的失效分析与预防十分重要。
本文分析超高强度螺栓断裂失效的相关内容。
浙江精功新材料技术有限公司浙江杭州 310018摘要:螺栓作为重要的紧固件,其失效事故发生较多,造成的危害很大。
其中,螺栓的氢脆断裂是较为常见的故障模式,由于氢脆大多与批次性问题有关,因此,危害性较大。
螺纹连接是发动机各部件之间最常用的连接方式,大概占到发动机连接的70%。
螺栓的受力特点决定了它是发动机的薄弱零部件。
因此,连杆螺栓的失效分析与预防十分重要。
本文分析超高强度螺栓断裂失效的相关内容。
关键词:超高强度螺栓;断裂失效;氢脆超高强度螺栓是继铆接、焊接之后发展起来的一种钢结构连接型式。
它具有施工简单、可拆卸、承载大、耐疲劳、较安全等优点。
因此, 高强度螺栓连接已发展成为工程安装的主要手段。
1 实例分析某型号高强度螺栓用于某轴承上,其强度要求很高。
该型螺栓在生产检验合格服役5 个月后,发现个别螺栓相继在螺纹处发生断裂。
该型高强度螺栓为铰制孔螺栓(螺纹长度95 mm),材料为35CrMnSiA 钢,规格为M56,螺杆长度为235mm,强度要求以GB/T3077-1999为标准。
其制造工艺为:毛坯电渣重熔→预加工→超声波探伤→粗加工(单边留量3~5mm)→调质处理(950℃淬火,630℃回火)→半精加工→淬火热处理(淬火温度为900℃,310℃回火)→力学性能检验→精加工→磁粉探伤(包括螺纹部分)→表面油漆防护→装配。
目前,采用的无损检测手段无法检测出螺栓内部0.2mm 以下的微裂纹。
通过金相检验、氢含量检验和断口电镜扫描分析等相关的手段对断裂的螺栓及未断裂的随机抽取样品进行相应的检验和断裂原因分析。
2 实验方法与结果2.1 实验对象。
实验对象为该型螺栓2 枚,其中包括断裂的铰制孔螺栓,以及对应同型号未断螺栓1 枚。
风电高强螺栓表面缺陷失效分析发表时间:2020-09-27T10:36:44.047Z 来源:《中国电业》2020年15期作者:黄昆[导读] 近些年来,虽然我国的风力发电水平得到了进一步的发展与提高,其不仅提高了发电的效率,还对我国的经济发展增加了的经济效益和社会效益。
黄昆明阳智慧能源集团股份有限公司广东中山摘要:近些年来,虽然我国的风力发电水平得到了进一步的发展与提高,其不仅提高了发电的效率,还对我国的经济发展增加了的经济效益和社会效益。
但是,从我国目前风力发电的工作现状来看,风电高强度螺栓的表面存在着缺陷失效的问题,这无论是对于风电高强度螺栓的工作状态,还是对于风电的工作水平都产生了不利影响。
本文基于这个视角,首先针对风电高强度螺栓表面缺陷的原因进行系统性阐述,然后针对这些缺陷原因,提出一些解决方法,旨在促进我国风力发电系统的运行水平迈向新的阶段。
关键词:风电;高强度螺栓;表面缺陷;失效引言:在我国的风电工程中,高强度螺栓不仅在一定程度上决定了的风力发电系统的运行效率,还在一定程度上决定了我国社会居民的用电安全问题。
高强度螺栓作为我国风力发电系统中的一个重要组成部分,它对于我国风力发电发挥着不可替代的作用。
近年来,由于我国高强度螺栓的表面缺陷问题和螺栓失效问题层出不穷,这不仅给电厂工作人员的生命安全问题造成一定的损害,还制约了国家的经济发展水平。
因此,对于我国风电高强度螺栓的表面缺陷失效问题进行探讨就显得尤为重要。
为此,本文对我国风电高强度螺栓表面缺陷的现实情况进行加以研究,从而提出一些解决方法,进而使得本文的研究具有一定的借鉴意义和参考价值。
一、风电高强度螺栓表面缺陷问题产生的主要原因(一)热处理制度不合理从目前我国风电高强度螺栓热处理制度的现实情况,其热处理制度存在不合理的现象,这种不合理的热处理制度会带来一系列不良后果,其主要表现为:第一,高强度螺栓的的表面出现贝氏体组织;第二,高强度螺栓的内部组织出现异常。
风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理随着全球对可再生能源需求的不断增加,风力发电逐渐成为了一种重要的清洁能源。
然而,由于风电机组叶片长期暴露在自然环境下,可能会受到自然灾害、机械疲劳等因素的影响,导致叶片螺栓断裂。
叶片螺栓断裂会给风电机组的安全和维护工作带来重大风险,因此对其进行原因分析和处理具有非常重要的意义。
1.1 材料质量不佳叶片螺栓断裂的一个重要原因是材料质量不佳。
如果使用了劣质的材料制作叶片螺栓,那么长时间的受力状态将会导致材料的疲劳寿命降低,进而导致螺栓的断裂。
1.2 设计不合理叶片螺栓的设计不合理也是导致其断裂的原因之一。
如果螺栓的寿命和承受强度不足以适应实际应力环境,那么螺栓会发生疲劳损伤和过度应力,导致断裂。
1.3 生产工艺不良叶片螺栓制造中的生产工艺不良也是导致断裂的原因之一。
如果生产过程中存在冷作变形、含氧量高、铸造等问题,那么制造出来的螺栓质量会受到较大影响,进而导致螺栓断裂的可能性增加。
2. 叶片螺栓断裂处理方法2.1 加强预防措施对于叶片螺栓断裂的预防,可以加强措施来进行,如针对螺栓的材料、设计和生产工艺进行检查,确保其可靠性和稳定性,以降低风险。
此外,还可以通过定期检查和维护等方式对风电机组进行管理和监测。
2.2 引进新技术现有的叶片螺栓加工技术大多采用传统的冷锻、热锻等工艺,但这种工艺所制造的螺栓质量并不稳定。
而新的超音速热喷涂等技术已经能够大大提高螺栓的质量可靠性,因此可以考虑引进新技术来生产更加高质量的叶片螺栓。
2.3 加强监测和维护对于已经安装的风电机组,需要通过添加传感器和自动检测等技术来监测叶片螺栓的情况,并及时维护和更换有问题的螺栓。
此外,还可以对叶片螺栓进行非破坏性检测,如超声波探伤等技术,及时发现问题,有效避免安全事故的发生。
总之,在确保叶片螺栓质量可靠性的前提下,通过加强预防、引进新技术以及加强监测和维护等措施,可以有效降低风电机组叶片螺栓断裂的风险,从而更好地发挥风力发电的优势和作用。
风机联轴器螺栓断裂的分析和解决摘要:联轴器是风机系统中的核心组成部分,因其特有的工作特性,导致联轴器的损耗很大,严重时会导致严重的生产事故,甚至危及到人员的生命安全。
所以,对联轴器进行检修是一项非常关键的工作。
而在这种情况下,对联轴器进行检修的方式主要是依靠人工进行分析和判定,这需要技术人员有非常强的操作能力,而且还存在着漏检率高,检修效率低下等问题。
随着检测技术的进步,对联轴器的检修提出了更高的要求,本文通过分析其故障的排查与检修工作,对风机联轴器的现代检修方法进行进行了总结。
经过比较,在精度和检修效率方面,与常规的检测方式相比,都有了很大的提高。
关键词:风机;联轴器;检修方法引言随着科学技术的发展和社会分工越来越细化,现代工业正以空前的复杂性和精准性为人类生产和生活带来越来越多的工业产品和服务。
在整个工业生产过程中,风机作为一个关键的组成部分,对于保证其它精密元器件的安全运行起着非常关键的作用。
同时,由于风机工作时间长,工作强度大,通常会造成很大的物理损失,从而对其安全工作造成了很大的威胁,特别是作为风机的关键部分的联轴器,常常会首先出现较大的磨损,所以,强化对联轴器的检查,并对其进行科学、合理的检修,显得尤为重要。
一、风机及风机联轴器的检修意义风机主要包括抽风机、轴流风机、鼓风机、排烟风机、高压离心风机等,风机是给废气等功能的承担者,在工业系统中起着十分关键的作用。
风机的内部构造比较复杂,而联轴器作为其关键部件,是保证其安全、平稳地运转的关键。
但是,在机械和工业装备的日常运转中,经常会发生不可避免的老化和劣化,尽管标准化的操作能够推迟和推迟这个进程,但是仍然不能完全避免,因此,必须要有规律地、科学地进行检修。
在装备渐渐退化到停机、乃至出现严重的事故之前,会慢慢地出现一个渐进的变化,利用某种故障诊断方法,对装备各部件的状况进行全面的分析,能够对一些异常的状况做出预测,并已经发出预警,避免出现更大的问题。
风电机组叶片螺栓断裂原因分析摘要:风力发电场经常会发生叶片螺栓断裂问题,螺栓断裂部位主要发生在变桨轴承侧的螺纹部分(螺母与变桨轴承的接触位置),部分螺栓断裂部位在螺杆部分。
基于此,本文以某风电场为例,着重研究风电机组叶片螺栓断裂的原因。
关键词:风电机组;叶片;螺栓;断裂0概述某风电场在一次维修工作中发现0°位置顺时针第2颗螺栓有松动问题,出现了跟转的状况。
工作人员尝试用手晃动螺栓,发现其已经严重松动。
工作人员用手拔出螺栓,查看螺杆的根部,发现与螺母所连接的位置已经断裂。
鉴于问题的严重性,工作人员又检查了整只叶片的所有螺栓。
这个位置的螺栓螺杆不仅只有这一根断裂,顺时针第4颗螺栓也已断裂,且断裂的具体位置是螺栓与六角螺母下端所连接的位置。
之后,工作人员排查了风电场所有的机组叶片螺栓,发现有4台风电机组存在这种情况,共有10颗螺栓出现断裂。
1 叶片螺栓产生断裂比较常见的原因1.1 载荷强度不符合要求设计风电机组时,叶轮系统载荷的设计结果不符合实际工况。
当机组处于运行状态时,叶轮旋转过程中如果扭转力已经超过了整体螺栓设计的强度极限,就会产生螺栓断裂情况。
运行中的叶片螺栓的受力载荷不均,当叶片正常运行时,主要由叶根螺栓受力,主要受力部位是0°位置和180°位置。
0°位置叶片螺栓受力最大,非常容易产生螺栓断裂。
叶片螺栓自身所存在的性能缺陷需要高度重视。
通常叶片螺栓的硬度为10.9级,且对材料淬透性也有严格要求,即回火索氏体超过90%,表面不能有脱碳问题。
特别是热处理设备和工艺选用不当时,会导致淬火过程不可控和不稳定,影响螺栓的质量,造成产品个体间的不稳定,甚至在同一产品的不同部位都不稳定。
此时,即使螺栓性能指标满足要求,但产品还是存在潜在失效的可能。
螺栓表面防腐层破坏导致的锈蚀也是潜在失效点。
锈蚀问题会导致产品性能指标持续下降,在叶片持续运行中也会导致螺栓疲劳断裂。
因此,在螺栓加工的过程中,要选择合适的工艺,采用相应的热处理工艺和防腐工艺,使相关的指标满足设计要求。
摘要:风电场在投运三年内,多台次风电机组发生叶片螺栓断裂的问题,从叶片螺栓设计、材质、安装工艺、现场载荷分析等方面进行排查,通过理论和试验分析,确定叶片螺栓断裂是由于安装工艺存在问题导致。
关键词:叶片;螺栓断裂一、引言武穴风电场,位于武穴市境内,大别山南麓,鄂东边缘,于2015年6月27日开工建设,于2015年12月30日成功实现首台并网发电,项目总装机规模80MW,安装40台单机容量2000千瓦的风力发电机组,风电机组采用明阳MY2.0-118机型。
风电机基础采用重力式现浇钢筋混凝土圆盘型基础,内预埋基础环(钢质筒体结构),基础环与上部塔架用高强螺栓连接。
武穴风电场分北区和中区两部分,其中,北区安装27台机组,容量54MW;中区安装13台机组,容量26MW。
二、事件经过风电场投产以来已发生6台风电机叶片23颗螺栓断裂。
大多数螺栓断裂发生在变桨轴承侧的螺纹部位,部分螺栓断裂发生在螺杆部位。
详见表1。
螺栓连接是风电机装配中的重要装配方式,涉及到风电机组的许多部件。
作为风电机设备的重要联结件,螺栓的设计、制造、安装、日常检修维护等都是非常重要的工作。
公司针对叶片螺栓断裂的问题召开专题分析会,对螺栓强度和载荷分布的设计、螺栓安装的工艺、日常运行及维护等方面的详细分析,查找原因,并根据分析结果及暴露的问题,制定相应防范措施。
现已严格按照工艺要求,对风电场40台风电机叶片螺栓全部进行了更换,确保了机组安全运行。
叶片螺栓断裂如图1。
图1:叶片螺栓断裂位置(涂红)三、原因分析螺栓常见的失效形式有:滑丝、扭断、屈服、甚至拉断等现象;设备运行过程中发生螺栓失效,威胁机组运行安全,严重者甚至造成风电机组倒塔。
螺栓失效,除了本身的设计、材质、制造等原因外,安装工艺方面的问题也不容忽视。
下面从设计、螺栓材质、安装工艺、载荷等四个方面进行原因分析。
(一)螺栓设计MY2.0-121机组在设计之初,经过了北京鉴衡认证中心和德国莱茵的联合认证,叶片根部螺栓计算见表2-4。
【技术交流】风电机组叶片螺栓断裂原因分析及更换方法【摘要】我场风电机组叶根固定螺栓发生断裂后,对断裂的螺栓进行外观检查,断口宏观、微观分析,化学成分分析,金相组织检查,力学性能及硬度检测及疲劳试验等。
在理化试验的基础上,运用微观断裂机理对螺栓的断裂原因进行分析,确定其断裂形式为疲劳断裂,螺栓断裂的主要原因是螺纹缺口处的应力集中,导致疲劳源的产生,从而导致螺栓开裂。
文章提出改善螺栓的安装工艺、加工工艺、改进设计、避免应力集中的建议,从而提高螺栓的抗疲劳断裂能力。
【关键词】风机螺栓断裂失效分析安装工艺螺栓连接是风力发电机组装配中的重要装配方式,几乎涉及到风力发电机组的所有部件。
因此,螺栓的选用和强度校核是风力发电机组可靠性的重要保证。
随着我国风电事业的跨越式发展,伴随着风力发电成本不断下降,风电机组的价格也越来越低,各大风电设备总装企业的价格战已经进行到了白热化阶段。
如何在降低成本的情况下,保证风电机组的质量,成为各大风电企业面临的重要问题。
螺栓作为风电设备的重要联结件,由于其各特性的不确定性,成为风力发电机组设计过程中降低成本的主要难点之一。
1 螺栓联结现状现阶段,我国风电机组的螺栓失效问题已经在连接塔筒法兰的高强度螺栓上有所体现。
主要失效形式为:安装麦抢带发生滑丝、扭断、屈服、甚至拉断等现象;设备运行过程中发生螺栓断裂,威胁机组运行,严重者甚至造成风力发电机组倒塌。
塔筒高强度螺栓出现这些问题的原因,除了螺栓本身的质量不合格外,设计过程中的理论与经验不足也不容忽视。
2 螺栓校核的主要方式现阶段,人们主要通过利用有限元软件分析和科学计算两种途径来对螺栓的可靠性进行设计和校核。
在运用有限元软件进行分析的过程中,我们可以通过直接加载法、等效力法、等效应变法和等效温度法来实现预紧力的加载。
但是这些加载方法或者不能传递剪应力,或者不能模拟现实中螺栓与被联结件的摩擦行为,且无法考虑螺母松动情况导致的预紧力损失。
风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理摘要:近年来随着国家对新能源领域的推进,风电项目得到快速发展。
风电机组在运行过程中,开顺桨、阵风、风切变等因素都可能导致叶片根部螺栓受到冲击、振动,形成交变载荷,长时间运行后,极易出现叶片螺栓疲劳断裂,根据前期对同类型问题的调查分析,造成叶片螺栓断裂的可能原因有以下几种。
关键词:风电机组;叶片螺栓;断裂原因;处理1风力发电机叶片简介风力发电机叶片是一个纤维增强复合材料制成的薄壳结构。
结构分为3个部分:第一部分为根部,一般由金属制成;第二部分为外壳,一般为复合材料,通常是使用玻璃纤维增强材料与基体树脂复合而成,一张叶片由两个灌注成型的外壳构件粘合而成;第三部分为支撑外壳的主梁,即加强筋或加强框,一般为玻璃纤维或碳纤维增强复合材料制成。
风能带动叶片旋转将其转化为动能,通过叶片根部将动能传给风力机转子,带动发电机发电。
叶片根部是重要的连接部位,在能量转化中起着关键作用。
叶片工作时,根部承受着复杂的剪切、挤压、弯扭载荷组合作用,应力状态复杂易产生结构失效,所以叶片根部连接必须具有足够的强度、刚度、局部稳定性、胶接强度和疲劳断裂强度。
如2MW的风力发电机,叶根弯矩达到7000至8000kNm,离心力能够达到1000kN,一旦叶根部位出现连接时效问题,叶片与风力机转子轮毂分离,发电机无法正常工作,甚至导致灾难性的质量和安全事故,因此,叶根连接部分受力性能的保证对叶片的安全运行起着决定性的作用。
目前风力发电机组的叶片螺栓连接研究分析还比较少。
一般情况下,螺栓的强度主要包括静强度、疲劳强度和韧性强度。
为了保证螺栓连接既不会在最不利载荷下发生高应力强度断裂,也不会在循环载荷下发生底应力疲劳破坏和裂纹断裂破坏,就必须对螺栓连接进行静强度、疲劳强度和断裂强度校核。
2风电机组叶片螺栓断裂原因分析2.1基本概况国内某风力发电场多台机组投运不到一年频繁发生叶片螺栓断裂问题,螺栓断裂部位主要发生在变桨轴承侧的螺纹部分(螺母与变桨轴承的接触位置),部分螺栓断裂部位在螺杆部分。