風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓：風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓的一些知識(shí)點(diǎn)
時(shí)間：2022-11-14
風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓：風(fēng)力發(fā)電具有技術(shù)成熟、可靠性高、成本低、規(guī)模效益顯著的特點(diǎn)。它可以在電網(wǎng)上或電網(wǎng)外運(yùn)行。它是中國(guó)發(fā)展較快的新能源技術(shù)。塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)重要的支撐結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中考慮到制造、運(yùn)輸和吊裝的經(jīng)濟(jì)性，通常將塔架分成幾個(gè)部分，塔架的相鄰部分用風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓連接。
風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓一般采用10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓，由螺紋滾壓成型。用于塔管連接的高強(qiáng)度螺栓，由于其惡劣的工作環(huán)境和交變載荷的影響，容易在螺紋上產(chǎn)生較高的局部應(yīng)變和應(yīng)力，使螺栓處于疲勞應(yīng)力狀態(tài)。
影響風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓疲勞壽命的因素一般可分為三個(gè)方面：應(yīng)力條件、制造條件和使用環(huán)境。其中，應(yīng)力狀態(tài)可歸因于螺栓連接過(guò)程中應(yīng)力集中和平均應(yīng)力幅的影響。制造情況取決于原材料的純度和強(qiáng)度、螺栓的熱處理工藝、螺紋的加工方法以及螺栓的防腐措施。使用環(huán)境對(duì)螺栓疲勞壽命的影響主要包括腐蝕介質(zhì)和環(huán)境溫度。這些因素相互關(guān)聯(lián)，相互影響。在分析螺栓疲勞壽命時(shí)，須綜合考慮這些因素的影響。
塔筒連接用10.9級(jí)高強(qiáng)度風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓，一般采用42CrMo為原料，螺紋經(jīng)熱處理后軋制，螺栓制作后表面經(jīng)達(dá)克羅防腐處理。塔架連接螺栓在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中需要承受交變載荷，因此螺栓的受力狀況是影響其疲勞壽命的重要因素。
在我國(guó)，塔架法蘭是用數(shù)控機(jī)床加工的，精度非常高，可以保證其上的風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓安裝孔滿(mǎn)足圖紙的設(shè)計(jì)要求，從而有效控制螺栓安裝過(guò)程中的偏心和強(qiáng)制裝配。
此外，塔架吊裝完成后，風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓應(yīng)按對(duì)角線(xiàn)順序進(jìn)行預(yù)緊，使螺栓的預(yù)緊力在塔架螺栓安裝過(guò)程中均勻分布，這樣在正常運(yùn)行情況下，塔架連接螺栓的應(yīng)力集中系數(shù)可以控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。目前兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組所使用的塔架高度比較高，一般在80 m左右，塔架節(jié)段直徑比較大，底部節(jié)段直徑一般 4.2 m，但當(dāng)塔架節(jié)段與連接法蘭焊接在一起時(shí)，由于熱影響區(qū)會(huì)在一定程度上影響法蘭的平整度，因此在許多工程中，塔架節(jié)段吊裝后法蘭接合面之間會(huì)存在一定的間隙。
風(fēng)力發(fā)電塔筒螺栓疲勞失效的根源是損傷累積。為保證螺栓的疲勞壽命，在用螺栓的應(yīng)力幅不應(yīng)超過(guò)螺栓設(shè)計(jì)中的許用應(yīng)力幅。以某工程中使用的反向平衡法蘭為例，通過(guò)計(jì)算螺栓的應(yīng)力幅，比較了法蘭間隙對(duì)螺栓疲勞壽命的影響。
