风力发电机组变桨轴承及高强螺栓连接副集中性缺陷分析与解决方案

风电机组变桨轴承作为变桨距系统的核心部件,同时承受轴向载荷、径向载荷及倾覆力矩的影响,具体工况载荷情况复杂、工况环境差及整体刚度较低等特性。随着机组叶轮尺寸不断增大,变桨轴承及连接高强螺栓等在机组运行中出现诸如变桨轴承套圈疲劳断裂、轨道和齿圈严重磨损等批量轴承损坏问题,以及高强螺栓批量疲劳断裂导致叶片坠落等严重运行故障问题,给风电机组的可靠运行造成重大安全隐患,本文集中讨论和分析风电场运维中存在的变桨轴承及其高强螺栓失效问题,查明轴承失效和螺栓断裂的主要原因,并提出相应的运行和维护、技术升级与改造等全面解决方案,对提高机组叶轮运行可靠性和使用寿命具有重要意义。

兆瓦级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的疲劳分析

针对1.5 MW级风电机组叶片与轮毂连接处变桨轴承上的螺栓,提出一种计算连接螺栓的疲劳损伤值的方法。首先,运用Abaqus软件建立合理的有限元模型,对叶根中心处加弯矩载荷,利用Matlab完成弯矩时间历程谱转换成应力时间历程谱。最后对应力时间历程谱进行雨流计数法处理,再利用Miner线性累计损伤理论和S-N曲线对螺栓进行疲劳分析计算。结果表明螺栓的疲劳损伤值在安全范围内,风机到达使用寿命前螺栓的疲劳损伤很小。研究工作可以指导整个风机上连接螺栓的优化设计,为螺栓疲劳设计和寿命分析提供参考。

变桨轴承连接螺栓有限元分析及试验验证

变桨轴承是连接叶片和轮毂的转盘轴承,其寿命直接影响风机的可靠性。通常,变桨轴承的结构设计与优化采用有限元方法,其结果的准确性取决于连接螺栓等效模型的准确性。轴承与叶片和轮毂的连接通过两组百余个螺栓实现,若螺栓连接采用实体模型,则计算量巨大。为此,对螺栓等效模型进行研究,以便在轴承整体模型计算中高效准确得到螺栓组的分布应力。文中分别对采用实体模型、实体无螺纹模型和梁-耦合模型3种螺栓模型的轴承整体有限元模型进行了分析。并设计了载荷工况试验台,将试验结果与有限元结果进行对比分析。结果表明,梁-耦合模型的误差小于7%,在误差允许范围内,且计算效率大大提高,节省了约90%的时间。因此,采用梁-耦合模型能真实等效螺栓连接,为轴承的设计优化提供支撑。

考虑支撑结构及螺栓连接的变桨轴承强度分析

针对MW级风电机组变桨轴承静强度与疲劳强度分析的问题,建立了考虑轴承支撑结构刚度及螺栓连接的"叶片-轴承-轮毂"整体等效有限元模型。变桨轴承等效模型中滚球与滚道接触采用非线性弹簧等效,弹簧刚度利用Herz理论进行计算,并将弹簧节点与滚道曲面采用刚性联接,模拟滚球与滚道的接触边界条件;轴承与叶片、轮毂的螺栓连接采用梁单元进行等效,两端分别与被联接零件刚性联接,模拟轮毂-轴承-叶片螺栓联接接触边界条件;模型中弹簧载荷即为滚球载荷,基于Herz接触理论将得到的滚球载荷转化为接触应力,并可以分析滚球接触角变化与套圈变形及应力。采用此模型并结合ISO标准可以在考虑支撑结构及螺栓连接的基础上有效地分析变桨轴承静强度及疲劳强度,并且减少大规模接触计算,提高了计算效率。

MW级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的强度分析

针对某MW级风电机组变桨轴承与轮毂连接螺栓强度设计问题,利用ANSYS软件建立了该变桨轴承与轮毂连接螺栓仿真模型,通过对变桨轴承的受力分析和变桨轴承、螺栓有限元模拟方法的研究,基于GL规范分别利用有限元方法和理论分析方法对该连接螺栓进行了强度分析和接触面滑移分析。研究结果表明,螺栓的极限强度和疲劳强度满足设计要求,极限计算中有限元分析结果和理论分析结果基本一致,接触面之间不会发生使螺栓承受剪切力的滑移。该研究结果为风机变桨轴承和轮毂连接螺栓设计提供了参考。

风力发电机组变桨轴承连接螺栓预紧精度控制方法研究

针对变桨轴承连接螺栓因预紧力不足导致疲劳断裂问题,分析造成预紧力不足的拉伸器拉伸回弹现象,通过实验研究影响拉伸器拉伸回弹的因素。分步骤改进拉伸器紧固螺栓的拉伸工艺,实验数据表明,在螺母下增加垫圈、在螺母及螺纹处涂润滑膏、重复预紧以及超张拉都有助于稳定螺栓残余预紧力,减小离散性。研究结果表明,使用改进后的紧固螺栓拉伸工艺,螺栓残余预紧力平均值达到设计目标值的98%,且非常稳定。

一种变速恒频风电机组变桨距装置

一种变速恒频风电机组变桨距装置，属于风力发电技术领域，两个推动油缸安装在风轮主轴的两侧，并一端与推动轴承的外环连接，而推动轴承的内环与推动杆连接，推动轴承的内环固定有键，随主轴一起转动，并在风轮主轴上面移动，推动杆的另一端与同步盘通过螺栓连接，同步盘安装在导向杆上，并在导向杆上面移动，导向杆固定配合在轮毂上，风轮主轴前端法兰盘与轮毂连接，

风电机组叶根紧固系统的破坏形式和维护

变桨轴承、高强度螺栓连接副连接叶片和轮毂是风电机组叶根固定的一种主要形式,如何提升叶根固定可靠性、延长其使用寿命是风电生产中至关重要的问题。本文总结了固定叶根的变桨轴承、高强度螺栓连接副基本类型和失效形式,分析了故障形成原因,并给出了日常预防维护方案。