基于LabVIEW的风电主轴承螺栓预紧力监测系统

针对大型风电主轴承容易产生轴向振动故障问题,基于端盖螺栓预紧力的变化特性,本文拟开发一款螺栓预紧力采集监测系统。该系统采用一种嵌入分布式的垫片压力传感器测量方法,以DH5902N数据采集卡和计算机为硬件,实现螺栓预紧力数据采集和分析。构建应用于风电机主轴承的压力传感器检测模型,通过建立基于传感器数据测量的螺栓预紧力校正算法,实现风电机主轴承轴向受力检测。选用LabVIEW作为软件开发平台,实现多通道数据采集显示与灯光报警等功能,最终实现对风电主轴承的受力状态监测。

风力发电塔基础预应力锚栓T型法兰连接系统计算方法研究

由于锚固区域基础刚度的影响,风力发电塔基础预应力锚栓组件受力不同于塔筒钢管间锻造法兰连接系统。基于Petersen计算方法的原理,推导出适用于预应力锚栓式风力机基础的计算方法,建立包含锚栓组件在内的单区隔和整体有限元模型研究基础约束刚度的空间效应。通过对单区隔和整体有限元计算所得锚栓拉力的对比发现,基础约束刚度的空间效应可忽略不计;通过对整体有限元模型计算结果和工程算法计算结果的对比,验证了工程算法的精度。

大兆瓦风机主轴法兰螺栓疲劳寿命评估方法研究

大兆瓦风电机组主轴法兰螺栓连接受到复杂交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏。针对此问题,构建法兰螺栓连接有限元数值模型,以法兰界面涂层增摩工艺为背景,分析不同预紧力工况下法兰连接各部件危险部位应力变化规律。通过GH-Bladed结合雨流计数法给出螺栓实际载荷数据,根据Eurcode3规范修正材料S-N曲线,使用FE-SAFE得到了不同预紧力下螺栓连接疲劳寿命,明确了法兰界面涂层增摩、预紧力变化对螺栓连接疲劳寿命的影响,提出了基于法兰结构的螺栓疲劳寿命评估方法。结果表明:增大法兰界面的摩擦因数,在850~1100 kN内降低螺栓预紧力有益于改善螺栓连接的疲劳寿命。

风电螺栓热处理工艺优化与质量控制

风电螺栓一般规格大于M30,要求螺栓热处理后抗拉强度≥1040MPa,-40℃冲击吸收能量≥27J。由于材料存在韧脆转变温度,塔筒、叶片异形螺栓在此温度以下使用时存在断裂风险,因此提高螺栓用钢的低温冲击性能显得十分重要。对风电螺栓热处理工艺持续改进与发展,从原材料缺陷、钢中带状组织、回火温度对螺栓钢力学性能等的影响进行探讨,最后提出了螺栓用钢成分新设计及风电螺栓质量控制的措施。

风电混塔螺栓健康智能监测系统研究

针对风电混塔工程中的螺栓松动问题,基于声弹性原理间接获得螺栓轴向预紧力与超声波在螺栓中传递时间的变化关系,提出基于超声波检测的风电混塔螺栓健康监测方法。通过螺栓健康监测单元、风机光纤环网、螺栓健康监控平台、云服务平台共同构成的监测系统,实现了混塔螺栓健康数据的采集、处理、存储、分析、评估和云服务。经工程验证表明,健康监测方法能够快速准确地实现螺栓的自动化监测,在螺栓健康的自动化监测、云平台管理方面具有好的应用前景。

矩形钢管混凝土束剪力墙风机塔筒L型连接节点力学性能研究

针对目前风机塔筒结构发展受限于结构高度与安装效率的问题,本文提出了一种L型螺栓连接的矩形钢管混凝土束剪力墙风机塔筒,并且针对螺栓关键连接区域进行了力学性能研究。最后通过有限元建模的方法对塔筒单片矩形钢管混凝土束剪力墙在面外以及面内荷载下的性能表现进行了分析,并且给出了相关设计建议。研究结果表明塔筒螺栓连接区域在单轴拉伸下的破坏模式为连接板弯曲变形以及螺栓拉断。塔筒单片剪力墙的面内初始刚度及承载力要显著高于面外。综合考虑剪力墙力学性能的提升效率以及剪力墙各部件的应力分布状态,建议当螺栓直径为20 mm时,连接板厚度不应大于螺栓直径;建议当连接板厚取20 mm时,螺栓直径取其1.2倍。

T/CRES 0019-2023《风力发电机组叶片螺栓组件》标准解读

紧固件领域叶片螺栓组件团体标准T/CRES 0019—2023《风力发电机组叶片螺栓组件》于2023年10月正式发布,其规定了风电叶片螺栓组件的型式与结构、技术要求、试验方法、检验规则等内容,为风电叶片螺栓组件的设计、制造与检验提供依据。本文介绍了该团体标准研制背景与意义、任务来源及制定过程,并详细解读了标准的主要内容,分析了标准的实施效果及后续工作建议,旨在促使相关方更好地理解该标准内容及使用该标准,推动该标准的广泛应用。

高强度风电螺栓用42CrMoA钢阶梯轴裂纹缺陷分析

42CrMoA钢阶梯轴调质开裂。对带有裂纹的阶梯轴试样进行分析。结果表明裂纹附近无夹杂物,组织无氧化脱碳。分析认为试样裂纹在调质处理过程产生。通过对化学成分优化,降低Si、Mo合金质量分数,添加更多的Mn、Cr合金,同时将w(C)从0.406%提高到0.425%,保证42CrMoA钢淬透性,化学成分优化后,在相同加工工艺情况下,阶梯轴没有再出现调质开裂。

风力发电机组高强螺栓不同润滑工艺的影响研究

针对风力发电机组高强螺栓现有的半涂抹和全涂抹润滑工艺,通过试验测试对比方法分析了在各种工艺下螺栓的转矩系数、稳定性及防松可靠性。结果显示,采取半涂抹工艺润滑时,螺栓转矩系数高,防松性能好,但转矩系数的离散性较大,生产和使用过程中都不容易控制,大批量推广时更容易导致螺栓的失效;采用全涂抹工艺润滑时,螺栓转矩系数低,防松性能差,但其转矩系数稳定,标准偏差小,对该工艺进行增加防松垫圈改进后,防松性能有明显改进,更适合大批量应用。该研究对风力发电机组高强螺栓的设计具有参考意义,为高强螺栓的安装使用提供了指导。

风力发电机组高强度螺栓的疲劳预测

风力发电机组法兰盘和叶根轮毂处通过高强度螺栓进行连接,大多数风力发电机塔筒发生倒塌就是连接螺栓疲劳所导致的。为了减少此类塔筒倒塌事故的发生,提出了一种新的螺栓疲劳损伤分析和预测方法。针对2.0 MW风力发电机组的高强度连接螺栓,采用超声探头和温度传感器采集螺栓数据,获得螺栓随机应力谱;然后基于雨流计数法和Goodman公式修正应力谱,提取应力循环数据;最后基于螺栓材料S-N曲线和Miner线性累计损伤理论,构建螺栓疲劳预测模型。实验结果表明,所估算的螺栓疲劳损伤远小于螺栓疲劳极限,满足风力发电机组的设计寿命要求。

预应力锚栓风机基础环形局压承载力研究

基于预应力锚栓风机基础中的局压应力在现行规范中没有给出对应的计算公式这一事实,论文阐述混凝土的套箍强化理论,介绍预应力锚栓风机基础常见的配筋设计体系,利用套箍理论分析求解,给出风机基础的环形局压承载力计算公式的建议方法。

某风电机倒塔事故分析及防范措施

为查明某风电机发生倒塔事故原因,对设备的安装工艺、损伤形貌、材料性能、监控数据等进行分析。结果表明,安装阶段该风电机部分塔架法兰连接螺栓、螺母润滑剂涂刷不规范,紧固后预紧力未达到设计值;前期运行阶段塔架存在异常振动,导致法兰连接螺栓在交变载荷作用下,大量螺栓松动、螺母脱落,塔架法兰螺栓群受力不均;最后1次并网时,风电机塔架受力突增,未松动的螺栓无法承受设计载荷,相继发生脱扣、断裂,导致塔架失稳发生倒塔事故。针对该事故提出了防范措施,保证风电机安全稳定运行。

风电螺栓紧固力超声波测量的现状与展望

超声波声时测量法作为一种高精度无损检测技术,被广泛应用于风电螺栓紧固力检测领域。为进一步推动超声波声时测量法的完善发展和工业应用,文中系统性归纳了国内外超声波声时测量法在螺栓紧固力测量方面的研究方法、研究成果及存在问题。针对目前风电螺栓紧固力超声波声时测量法的应用价值和研究现状进行综述,阐述了风电机组螺栓紧固力测量的必要性,论证了超声波声时测量法测量紧固力的可行性;对超声波声时测量法的分类、原理以及实验路线进行了系统性归纳,并梳理了常用的公式原理以及各种实验方法,对通用公式进行了分析总结;结合实际测量案例,从理论和实际两方面论述了超声波声时测量法在风电螺栓紧固力检测领域的问题、挑战与前景。

基于深度学习融合多源数据的风电塔筒螺栓声时预测

本文通过深度学习算法将多种影响螺栓状态的数据进行融合,并对螺栓声进行预测,为判断螺栓状态作准备。首先将风力机状态监测系统采集的塔筒振动、倾角、环境温度及声时信息进行数据处理,再把数据输入到CNN-BiLSTM模型中完成训练,最后通过监测数据对模型进行实验测试,并通过LSTM模型和BilSTM模型进行对比验证,结果表明:CNN-BiLSTM预测精度最高,可用于螺栓状态提前预警。

螺栓预紧力对风力发电机组变桨轴承强度影响的研究

变桨轴承是风力发电机组的核心传动部件,为研究螺栓预紧力对其强度的影响,以某型风力发电机组三排滚柱回转支承为研究对象,通过有限元方法建立“轮毂-轴承-叶片”模型,利用梁单元模拟螺栓并施加预紧力,非线性弹簧单元模拟实体滚子,进行变桨轴承静力学仿真计算。对比不同螺栓预紧力下极限工况对三排滚柱回转支承套圈应力、位移、滚动体接触载荷分布规律的影响及螺栓自身强度。结果表明,减小螺栓预紧力时,轴承套圈油槽位置应力减小,滚动体接触载荷减小,套圈位移增大。考虑到轮毂侧的滚动体承载略大于叶片侧,实际装配过程中可适当增大内圈螺栓预紧力。

风力发电机预应力锚栓笼组装控制与案例分析

文章针对风力发电机组预应力锚栓笼安装过程中的典型问题进行深入分析,从多个角度揭示问题成因及采取合理处置方案,旨在提高风力发电建设施工质量,为类似施工项目提供参考。

风电叶片不同预埋结构端面承载性能仿真分析

利用ANSYS有限元软件,对风电叶片叶根端面3种结构形式进行有限元建模和仿真计算,对比结构下叶根预埋螺栓套界面的响应载荷,探讨叶根端面结构不同对承载的影响,为后续大型风电叶片设计开发提供理论依据。结果表明,在极限承载方面,预埋螺栓套凸出叶根玻璃钢端面结构的界面载荷最低;在疲劳承载方面,预埋螺栓套低于叶根玻璃钢端面结构的界面载荷变化率最小。综合考虑承载性能和结构工艺性能,预埋螺栓套与叶根玻璃钢端面齐平结构拥有较好的应用前景。

基于BP神经网络的风机塔筒法兰螺栓紧固力预测

为了解决对风机螺栓进行全覆盖实时监测而引起的成本高和监测效率低的问题,提出采用BP神经网络模型预测风电塔筒法兰螺栓紧固力。该网络由四层网络结构构成,以风电塔筒法兰上各个监测点螺栓紧固力值作为网络的输入,通过前向传播与反向传播依次迭代,最终完成模型训练过程。应用仿真数据的验证结果表明,与插值算法相比,使用BP神经网络预测风电塔筒法兰上螺栓紧固力的相关性提高6.73%,绝对系数提高15.53%,均方根误差下降59.95%。

基于叶根形变数值模拟的预埋螺栓套位置变化规律研究

针对固化变形和残余应力引起预埋螺栓套位置变化、影响装配及使用寿命的问题,采用Path-dependent本构模型,分析真空辅助树脂传递成型工艺中残余应力与固化变形之间的关系。通过数值模拟和工艺实验,找到叶根形变引起的预埋螺栓套位置变化规律。结果表明:预埋螺栓套的位置变化规律可以为叶根数字化制造中位置预测补偿提供理论依据。

风电齿轮箱双头螺柱非典型失效分析

某风场风电人员在巡检过程中发现齿轮箱机组高强度螺柱发生断裂现象,本文通过采用直读光谱仪对断裂螺柱进行化学成分分析,采用万能拉力机对断裂螺柱进行力学性能分析,用洛氏硬度计对断裂材料进行硬度分析,采用金相显微镜对断口进行微观组织分析,便用扫描电镜对断口形貌和加工缺陷进行排查分析,通过综合分析排查,并利用有限元仿真技术对有缺陷的螺纹进行模拟仿真,最终将问题定位为一种不常见的,由于螺纹加工折叠缺陷导致的疲劳断裂。