Page 65 - 理化检验-物理分册2023年第三期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202303017

某 3MW 风电机组叶片连接高强螺栓断裂原因

李秀广 , 龙晓云 , 柴玉成 , 李仁堂 1

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[ 1. 龙源( 北京) 风电工程技术有限公司, 北京 100034 ; 2. 中国船舶重工集团第十二研究所, 咸阳 713100 ]

摘 要: 某风电场3MW 机组在投运后, 多次发生叶片连接螺栓断裂事故。采用宏观观察、 化学
成分分析、 力学性能测试、 金相检验、 资料对比核查、 登机现场检查等方法, 对螺栓的断裂原因进行
研究。结果表明: 螺栓因受到周期性交变应力作用而发生疲劳断裂; 螺栓的装配精度不足, 安装过
程中存在偏心现象, 导致螺栓杆部与螺栓孔内壁紧密接触, 局部受挤压力过大; 安装时, 润滑膏涂抹
控制不到位, 造成叶片连接螺栓预紧力不均匀, 最终导致螺栓发生疲劳断裂。建议更换损坏的叶片
连接高强螺栓, 严格遵守高强螺栓的装配要求, 正确涂抹螺栓润滑膏, 以确保机组安全稳定运行。

关键词: 风电机组; 叶片; 高强螺栓; 疲劳断裂; 预紧力

中图分类号: TB31 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 03-0053-04

Fracturereasonsofhi g h-stren g thboltsconnectin g blades

ofthe3MW windturbine

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,
,
LIXiu g uan g LONGXiao y un , CHAIYuchen g LIRentan g 1

[ 1.Lon gy uan ( Bei j in g ) WindPowerEn g ineerin gTechnolo gyCo. , Ltd. , Bei j in g 100034 , China ;

2.No.12ResearchInstituteofChinaShi p buildin g Industr yCor p oration , Xian y an g 713100 , China ]

Abstract : Afterthe3MWwindturbinewas p utintoo p eration , thebladeconnectin g boltswerebrokenman y

times.Thefracturecausesofboltswerestudiedb y meansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p osition

anal y sis , mechanical p ro p ert y test , metallo g ra p hicexamination , datacom p arisonandverification , andboardin g site

ins p ection.Theresultsshowthattheboltssufferedfati g uefracturedueto p eriodicalternatin g stress.Theassembl y

accurac y ofboltswasinsufficient , andtherewaseccentric p henomenonintheinstallation p rocess , whichledtothe

closecontactbetweentheboltrodandtheinnerwallofthebolthole , andthelocalextrusionforcewastoolar g e.

Durin g installation , thea pp licationoflubricatin gp astewasnotcontrolledinp lace , resultin g inunevenp reloadof

bladeconnectin g bolts , whicheventuall y ledtofati g uefractureofbolts.Itwasrecommendedtore p lacethedama g ed

bladeconnectin ghi g h-stren g thbolts , strictl ycom p l ywiththeassembl yre q uirementsofhi g h-stren g thbolts , and

correctl y a pp l y boltlubricatin gp astetoensurethesafeandstableo p erationoftheturbine.

Ke y words : windturbine ; blade ; hi g h-stren g thbolt ; fati g uefracture ; p reload
风力发电具有环境污染小、 安装快、 维护费用低 风电机组各部件之间采用高强螺栓连接, 多应
等优点。目前, 国内的风能资源丰富, 风电产业发展 用在塔筒、 叶轮、 轮毂、 齿轮箱等关键部位, 在运行中
迅速, 但随着大批风电机组的安装, 主轴断裂、 叶轮 承受着循环交变载荷的作用, 易产生疲劳, 甚至断
掉落、 叶片断裂等安全事故频发, 风电机组的质量安 裂 [ 1 ] 。某风电场3MW 机组在投运后, 多次发生叶

全问题也得到广泛关注。 片连接螺栓断裂事故。该 3 MW 机组叶片通过沿
其内环均匀分布的64根螺栓与轮毂连接, 叶片连接

收稿日期: 2022-05-14 高强螺栓规格为 36mm×487mm ( 直径 × 长度),
基金项目: 国家能源投资集团科技项目《 风电机组智能运检及关 材料为42CrMoA 钢, 强度等级为10.9级。笔者采
键部件可靠性系统平台研究》( GJNY-20-13-1 ) 用宏观观察、 化学成分分析、 力学性能测试、 金相检
作者简介: 李秀广( 1990- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事风电机
验、 资料对比核查、 登机现场检查等方法, 对螺栓的
组金属零部件的失效分析工作, 913017525@ qq .com
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