Page 24 - 理化检验-物理分册2019年第六期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１９０６００３

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

王 荣
( 上海材料研究所 上海市工程材料应用与评价重点实验室,上海 ２００４３７ )
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.
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
中图分类号: TM６１４ ; TG１１５ 文献标志码: A 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１９ ) ０６Ｇ０３７１Ｇ１０

FailureAnal y sisandPreventionofStructuralPartsof
(
WindTurbineGeneratorS y stems TobeContinued )
Lecture１ FailureAnal y sisandPreventionofBolts

WANGRon g
( Shan g haiKe yLaborator yofEn g ineerin g MaterialsA pp licationandEvaluation ,
Shan g haiResearchInstituteofMaterials , Shan g hai２００４３７ , China )

Abstract : Thestructureofwindturbineg enerators y stem ( WTGS ) isbriefl y introduced , andthestructural
p artsthatoftenfailon WTGS , as wellastheir materials , heattreatmentp rocessandfailure modes were
summarized．Thehi g hＧstren g thboltswithalar g enumberofa pp licationsandim p ortantfunctionson WTGSwere
selectedasthe maincontentofthislecture．Thea pp licationcharacteristics , failurecharacteristics , structural
characteristics , forcecharacteristicsandfailurecausesoftheboltson WTGSwerediscussedindetail．Combinin g
y earsoffailureanal y sisex p erience , actualcaseswereusedtofocusonthetwomostcommonfailuret yp esofthe
boltson WTGS－fati g uefractureandh y dro g enembrittlementfracture , andtherootcausesofthetwofailurewere
anal y zed．Finall y , p reventivemeasurestoavoidfailureofboltson WTGSwerep utforward．
Ke y words : windturbineg enerators y stem ; structuralp art ; hi g hstren g thbolt ; failureanal y sis ; fati g ue
fracture ; h y dro g enembrittlementfracture

风能发电机组( 以下简称为 风电机组或机组, 成 ３ 个区域, 另塔筒内法兰上的连接螺栓也有较多
WTGS ) 的结构如图 １ 所示, 经常失效的结构件主要 的失效事故发生.笔者主要对风能发电机组上失效
分布于“ 轮毂” 总成、“ 齿轮箱” 总成和“ 偏航系统” 总 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.
收稿日期: ２０１９Ｇ０４Ｇ０３
基金项目: 上海市金属材料检测分析与安全评估专业技术服务
１ 风能发电机组概述
平台资助项目( １９DZ２２９２８００ )
作者简介: 王 荣( １９６７－ ), 男, 教授级高工, 主要从事机械装备 １．１ 机组上经常失效的结构件
的失效分析与安全评估工作与研究, wan g ron g １９６７＠１２６．com 风能发电机组上常见的失效件有: 齿圈、 齿轴、
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