风电机组叶片螺栓断裂原因分析

风电机组叶片螺栓断裂原因分析

摘要：风力发电场经常会发生叶片螺栓断裂问题，螺栓断裂部位主要发生

在变桨轴承侧的螺纹部分(螺母与变桨轴承的接触位置)，部分螺栓断裂部位在螺

杆部分。基于此，本文以某风电场为例，着重研究风电机组叶片螺栓断裂的原因。

关键词：风电机组；叶片；螺栓；断裂

0概述

某风电场在一次维修工作中发现0°位置顺时针第2颗螺栓有松动问题，出

现了跟转的状况。工作人员尝试用手晃动螺栓，发现其已经严重松动。工作人员

用手拔出螺栓，查看螺杆的根部，发现与螺母所连接的位置已经断裂。鉴于问题

的严重性，工作人员又检查了整只叶片的所有螺栓。这个位置的螺栓螺杆不仅只

有这一根断裂，顺时针第4颗螺栓也已断裂，且断裂的具体位置是螺栓与六角螺

母下端所连接的位置。之后，工作人员排查了风电场所有的机组叶片螺栓，发现

有4台风电机组存在这种情况，共有10颗螺栓出现断裂。

1 叶片螺栓产生断裂比较常见的原因

1.1 载荷强度不符合要求

设计风电机组时，叶轮系统载荷的设计结果不符合实际工况。当机组处于运

行状态时，叶轮旋转过程中如果扭转力已经超过了整体螺栓设计的强度极限，就

会产生螺栓断裂情况。运行中的叶片螺栓的受力载荷不均，当叶片正常运行时，

主要由叶根螺栓受力，主要受力部位是0°位置和180°位置。0°位置叶片螺栓

受力最大，非常容易产生螺栓断裂。叶片螺栓自身所存在的性能缺陷需要高度重视。通常叶片螺栓的硬度为10.9级，且对材料淬透性也有严格要求，即回火索

氏体超过90%，表面不能有脱碳问题。特别是热处理设备和工艺选用不当时，会

导致淬火过程不可控和不稳定，影响螺栓的质量，造成产品个体间的不稳定，甚

至在同一产品的不同部位都不稳定。此时，即使螺栓性能指标满足要求，但产品

还是存在潜在失效的可能。螺栓表面防腐层破坏导致的锈蚀也是潜在失效点。锈

蚀问题会导致产品性能指标持续下降，在叶片持续运行中也会导致螺栓疲劳断裂。因此，在螺栓加工的过程中，要选择合适的工艺，采用相应的热处理工艺和防腐

工艺，使相关的指标满足设计要求。

1.2 螺栓预紧力力矩不符合要求

在对螺栓进行现场安装及后期的技术维护过程中，需要按照规定的力矩值进

行操作，防止出现力矩过大或者力矩不足等问题。力矩过大会降低螺栓应力强度，在维护力矩时会产生断裂。力矩不足会出现螺栓松动现象，在叶片运行中产生剧

烈振动时，会导致叶片松动的螺栓断裂。

1.3 润滑不到位导致摩擦系数不符合要求

检查断裂螺栓时，发现产品润滑不足。由于连接部位没有满足摩擦系数的相

关指标要求，致使螺栓摩擦系数出现偏差，导致螺栓预紧力不足，最终造成叶片

螺栓断裂的问题。

2 叶片螺栓断裂原因的分析

2.1 螺栓性能分析

当螺栓产生断裂时，由第三方检测机构进行失效分析。经检测，断裂表面硬

度偏高但表面未发现增碳现象。观察断口处的特点，推测表面硬度增加是由工艺

喷丸处理引起的，并不是断裂的根本原因。其他性能技术指标均满足要求，并没

有发现质量问题或者强度问题所导致的螺栓断裂[2]。为了分析是否由于叶片螺

栓质量问题导致叶片螺栓断裂，我们现场取了两颗断裂螺栓，其中1颗断裂位置

位于螺纹部位，如图1所示;另1颗断裂位置位于螺杆部位，如图2所示。分别

对两根螺栓进行化学成分、力学性能、金相组织、断口形貌等检查。

图1螺栓断裂位置位于螺纹部

图2螺栓断裂位置位于螺杆部位

2.2 断口的分析

由于螺栓断裂不是自身质量问题导致的，因此可以从极限破坏和疲劳破坏两

个方面分析断裂的原因。如果螺栓断面直径产生收缩现象，断裂的原因应属于极

限破坏。如果螺栓断面直径没有产生收缩现象，断裂的原因应属于疲劳破坏，此

时切口呈现鱼鳞片状。针对某风电场的这次故障，分析螺栓断口，对螺栓断口采

用酸蚀的方法除锈。断口的上方有磨光区域，中部和下部的疲劳弧线非常明显。

仔细检查发现断口的下部边缘有剪切唇，裂纹源为断口的上部磨光区，最后的断

裂区处于下部的剪切唇区，观察断口位置，有明显的疲劳断裂特点。在断口位置

还有疲劳辉纹，主要处于裂纹源和扩展区，可以确定叶片螺栓产生断裂是疲劳断

裂导致的。举例而言，1#、2#螺栓断裂形式均为疲劳断裂，断口形貌如图3所示，1#螺栓疲劳源位于牙根部位，2#螺栓疲劳源位于螺杆表面。

图3螺栓宏观断口

2.3 后期技术维护

对于高强度螺栓，需要每年根据规范定期检查力矩。在检查本机组时，由于

现场工具和人员数量不足，并受环境条件的影响，没有按照规定实施定期检查，

因此未能及时发现螺栓松动问题，使得螺栓不能较好地发挥其性能。大风速作用下，叶片会对叶根螺栓产生较大的作用力。叶片在力的作用下前后摆动，使得螺

栓抗扭强度和抗疲劳强度降低，从而产生微小的裂纹。随着运行时间的延长，裂

纹越来越大，超过疲劳极限时，螺栓就会在裂纹位置断裂。

3 叶片螺栓断裂的处理方法及维护技术

3.1 处理方法

如果叶片螺栓产生断裂，需要取下断裂螺栓，更换新的螺栓，避免剩余螺栓

继续断裂。具体的处理工作中，可以取出已经损坏的螺栓。需注意，不仅要更换

断裂的螺栓，也要更换附近的4～5根螺栓。或者将整个叶片使用吊车吊下来，

重新安装叶片，更换所有的根部螺栓。当前多采用前一种方法，但是需要观察螺

栓是否存在多次断裂的问题。如果断裂的现象持续存在，就要采用后一种方法。

本次采用前一种方法处理螺栓断裂问题，并已经处理完毕。跟踪观察一段时间，

没有发现继续断裂的问题，风电机组运行正常。

3.2 安装维护技术

螺栓在安装、维护过程中，紧固力矩过大或者过小将影响螺栓的使用寿命。

预紧力过大，可能造成螺栓拉伸应力超过螺栓材料屈服强度极限，而产生塑性变形，甚至断裂。预紧力过小，将增加螺栓疲劳载荷循环幅值(连接件在工作载荷

作用下产生分离，降低连接体的刚度)，降低螺栓与连接件之间的摩擦力，使得

螺栓连接副达不到设计要求的锁紧功能，在工作载荷作用下，螺栓连接件之间产

生相对运动，使螺栓承受额外弯矩、拉伸和剪切等复杂的交变载荷，加剧螺栓的

失效。螺栓松动也会增加螺栓的疲劳载荷，降低螺栓使用寿命。叶片在运行过程中，变桨、阵风、风切变等因素将使叶片螺栓受到冲击、振动等交变载荷，因此

叶片在运行一段时间后，不可避免出现连接螺栓松动，也会增加螺栓的疲劳载荷，降低使用寿命。经检查确认，该风电场叶片螺栓均按照设计和工艺要求进行安装，并按照半年一次的频率进行维护，紧固力矩、安装工艺、维护方案均符合技术要求，可以排除安装及维护原因导致叶片螺栓断裂。

4 结语

通过研究可知，疲劳是螺栓产生断裂的一个重要原因。如果现场安装工艺不

符合相关要求，螺栓的摩擦系数就会产生偏差，影响螺栓的预紧力而造成螺栓断裂。此外，如果现场施工的过程中监督指导和后期维护工作不到位，会导致螺栓

力矩减小，也会大幅降低螺栓抵抗疲劳的能力，需引以注意。

参考文献

[1]闫云强，王鹏鑫，赵英芝.风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理[J].内蒙古电力技术，2018（6）：51-53，58.

[2]赵迪，李云龙，张刚.风电机组高强度连接螺栓断裂原因分析及优化[J].装备制造技术，2020（3）：203-205

［3］顾富斌，付长江．风电机组轮毂与延长节连接螺栓断裂原因分析探讨［J］．风能产业，2015(5)．

风电机组变桨连接螺栓断裂原因分析及预防措施

风电机组变桨连接螺栓断裂原因分析及 预防措施 摘要 风力发电机叶片是一个纤维增强复合材料制成的薄壳结构。叶片工作时，根 部承受着复杂的剪切、挤压、弯扭载荷组合作用，应力状态复杂易产生结构失效，所以叶片根部连接必须具有足够的强度、刚度、局部稳定性、胶接强度和疲劳断 裂强度。一旦叶根部位出现连接失效问题，叶片与风力机转子轮毂分离，发电机 无法正常工作，甚至导致灾难性的质量和安全事故。因此，对风机叶片连接螺栓 状态进行监测成为了必要的手段，某公司针对风电机组变桨连接螺栓断裂情况， 对叶片连接螺栓断裂进行了原因分析，并提出预防及监测措施，以确保机组安全 稳定运行。 关键词：变桨连接螺栓；疲劳断裂；预紧力 0引言 风电叶片是风力发电机组捕获风能的核心部件，其工况复杂、工作载荷很大，设计上要求达到安全运行二十年的使用寿命要求。叶片在运转过程中，同时承受 着气动力、重力及离心力等复杂载荷的作用，其中叶片根部连接成为叶片设计中 最关键的部分（如图1）。由于叶根的载荷最大，而且应力状态复杂，承受着复 杂的剪切、挤压、弯扭载荷作用，所以叶根连接必须具有足够的机械强度与弯扭 刚度。叶根的受力方式也极为复杂，同时承受拉伸、压缩、扭转及剪切等复杂应 力的作用。叶片根部连接螺栓断裂而导致风电机组运行事故是一种常见的故障模式。

图 1 叶片与轮毂链接示意图 1叶片根部连接螺栓断裂的主要故障及根源分析 目前，叶根与轮毂链接的的方式主要由三种：“T型螺栓”连接方式，螺栓套筒预埋连接方式，金属制根部连接件连接方式。在正常工作状态中，叶片叶根螺栓连接是紧连接，承受着交变载荷。 “T 型螺栓”连接( 包含双头螺栓及横向螺母) ，也称“IKEA” 连接，是风机叶片最广泛的螺栓连接结构之一，本文重点考虑“T型螺栓”连接方式。在叶片根部断面沿叶根节圆均匀分布多组高强度螺栓组，每组螺栓由双头螺杆和交叉螺母组成，叶片根端有两组均匀分布且互相对应螺栓孔和螺母孔，交叉螺母安装在径向螺母孔中，双头螺杆安装在轴向螺栓孔中，双头螺杆一端与交叉螺母连接，另一端伸出断面与主机轮毂连接，从而将叶片与主机联为一体（如图2）。 图 2 “T型螺栓”连接详图

风电机组叶片螺栓断裂原因分析

风电机组叶片螺栓断裂原因分析 摘要：风力发电场经常会发生叶片螺栓断裂问题，螺栓断裂部位主要发生 在变桨轴承侧的螺纹部分(螺母与变桨轴承的接触位置)，部分螺栓断裂部位在螺 杆部分。基于此，本文以某风电场为例，着重研究风电机组叶片螺栓断裂的原因。 关键词：风电机组；叶片；螺栓；断裂 0概述 某风电场在一次维修工作中发现0°位置顺时针第2颗螺栓有松动问题，出 现了跟转的状况。工作人员尝试用手晃动螺栓，发现其已经严重松动。工作人员 用手拔出螺栓，查看螺杆的根部，发现与螺母所连接的位置已经断裂。鉴于问题 的严重性，工作人员又检查了整只叶片的所有螺栓。这个位置的螺栓螺杆不仅只 有这一根断裂，顺时针第4颗螺栓也已断裂，且断裂的具体位置是螺栓与六角螺 母下端所连接的位置。之后，工作人员排查了风电场所有的机组叶片螺栓，发现 有4台风电机组存在这种情况，共有10颗螺栓出现断裂。 1 叶片螺栓产生断裂比较常见的原因 1.1 载荷强度不符合要求 设计风电机组时，叶轮系统载荷的设计结果不符合实际工况。当机组处于运 行状态时，叶轮旋转过程中如果扭转力已经超过了整体螺栓设计的强度极限，就 会产生螺栓断裂情况。运行中的叶片螺栓的受力载荷不均，当叶片正常运行时， 主要由叶根螺栓受力，主要受力部位是0°位置和180°位置。0°位置叶片螺栓 受力最大，非常容易产生螺栓断裂。叶片螺栓自身所存在的性能缺陷需要高度重视。通常叶片螺栓的硬度为10.9级，且对材料淬透性也有严格要求，即回火索 氏体超过90%，表面不能有脱碳问题。特别是热处理设备和工艺选用不当时，会 导致淬火过程不可控和不稳定，影响螺栓的质量，造成产品个体间的不稳定，甚 至在同一产品的不同部位都不稳定。此时，即使螺栓性能指标满足要求，但产品

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理 风电机组是利用风能来发电的设备，其叶片是关键部件之一。叶片在运行过程中常常 会遇到螺栓断裂的问题，这不仅影响机组的正常运行，还可能造成安全事故。对叶片螺栓 断裂原因进行分析并采取相应的处理措施十分必要。 叶片螺栓断裂的原因主要有以下几方面： 1. 装配质量不高：螺栓加工、装配时存在问题，如螺纹未能完全进入孔径，螺栓没 有按照规定扭矩进行拧紧等，这些问题都会导致叶片螺栓的连接质量不高，从而容易造成 断裂。 2. 起动和停机过程中叶片受力过大：风电机组在起动阶段和停机阶段，由于风速变 化较大，叶片会受到较大的风压力，容易导致叶片产生振动，从而增加了螺栓受力的风险，进而导致螺栓断裂。 3. 叶片老化：长时间运行后，叶片可能会出现疲劳现象，如裂纹、变形等，这些问 题会使叶片的结构变得不稳定，从而对螺栓造成额外的压力，进而导致螺栓断裂。 4. 环境影响：风电机组处于户外环境中，受到多种因素的影响，如温度变化、湿度 变化、腐蚀等，这些因素会导致叶片及螺栓的材料老化、腐蚀等问题，从而增加螺栓断裂 的风险。 针对叶片螺栓断裂问题，可以采取以下处理措施： 1. 提高装配质量：在螺栓加工和装配过程中，要严格按照相关规定进行操作，确保 螺栓的连接质量，避免因装配问题导致螺栓断裂。 2. 加强叶片结构设计：对叶片的结构设计进行改进，增加叶片的刚性和稳定性，降 低叶片在起停过程中的振动，从而减少螺栓断裂的风险。 3. 定期检测和维护：对风电机组叶片及螺栓进行定期检测和维护，发现问题及时处理，如及时更换老化、疲劳的叶片和螺栓，防止其进一步失效。 4. 增强螺栓材料及防腐措施：选择高强度、耐腐蚀的螺栓材料，并采取适当的防腐 措施，延长螺栓的使用寿命，减少螺栓断裂的风险。 叶片螺栓断裂会给风电机组的安全和运行带来威胁，因此必须对其原因进行深入分析，并采取相应的处理措施，以确保风电机组的安全稳定运行。

风电机组叶片螺栓一种断裂形式的原因分析

风电机组叶片螺栓一种断裂形式的原因 分析 2.河北省沧州生态环境监测中心，河北沧州，061000 摘要：采用宏观分析、力学性能检测、化学成分分析、SEM、金相分析、受力环境分析等分析方法，对10.9级风电机组定制螺栓的断裂原因进行分析。结果表明：螺栓质量符合标准要求；螺栓的预紧力不足使被连接件松动、被连接位置与螺栓干涉磨损、螺栓疲劳损伤加剧，进而导致断裂。 关键词：风电机组；螺栓；预紧力；断裂 0 引言 螺栓作为重要的设备连接方式，在风电机组的塔筒、机架、轮毂、叶片等部件连接方面也有广泛的应用。随着风机运行，螺栓断裂故障也时有发生，其中叶片螺栓断裂发生的概率明显高于其他部位螺栓。 某风场叶片螺栓在风机运行11个月后发生断裂，螺栓材料为42CrMo，螺栓等级为10.9 级，规格为M30×***mm（缩颈Φ27 mm）。笔者对其断裂原因进行了系统分析。 1 故障概况 螺栓表面为“达克罗”处理，表面处理质量良好。故障螺栓断口附近存在锈蚀痕迹，如图1所示；未断裂螺栓相同位置存在类似锈蚀痕迹，如图2所示。通过对磨损位置分析，发现螺栓磨损位置为叶片根部法兰与轮毂（变桨轴承）连接结合面位置。

图1螺栓断口附近锈蚀图2 未断裂螺栓相同位置锈蚀 Fig.1 Corrosion near the bolt fracture Fig.2 Corrosion of unbroken bolts at the same position 2 断口分析 2.1宏观分析 图3为螺栓断口，为典型的疲劳断口[1]，由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区 和快速断裂区（瞬时断裂区）三部分组成，A区域为裂纹源区，发生于螺栓表面 磨损位置，可见锈蚀痕迹，由于源区为最早生成的断口，裂纹扩展速率缓慢，裂 纹反复张开闭合引起断口表面的摩擦，因此比较光滑，并且发生腐蚀；B区域为 裂纹稳定扩展区域，可以观察到多条基本平行的疲劳弧线，与裂纹扩展方向垂直，是疲劳裂纹瞬时前沿线的宏观塑性变形的痕迹；C区域为瞬断区，疲劳裂纹达到 临界尺寸，螺栓发生瞬时断裂[2]。 图3 螺栓断口附近锈蚀 Fig.3 Corrosion near the bolt fracture 2.2微观分析 使用SEM扫描电镜（蔡司/EVO18）对故障螺栓断口处外表面以及断口表面进 行观察，图4、5为断口附近外表面扫描照片，其中平行周向条纹为螺栓加工刀痕，断口处区域内加工刀痕经磨损后已完全消失，图5中可见磨损痕迹。图6为 疲劳裂纹稳定扩展区的疲劳弧线（贝纹线）形貌。

【技术交流】风电机组叶片螺栓断裂原因分析及更换方法

【技术交流】风电机组叶片螺栓断裂原因分 析及更换方法 【摘要】我场风电机组叶根固定螺栓发生断裂后，对断裂的螺栓进行外观检查，断口宏观、微观分析，化学成分分析，金相组织检查，力学性能及硬度检测及疲劳试验等。在理化试验的基础上，运用微观断裂机理对螺栓的断裂原因进行分析，确定其断裂形式为疲劳断裂，螺栓断裂的主要原因是螺纹缺口处的应力集中，导致疲劳源的产生，从而导致螺栓开裂。文章提出改善螺栓的安装工艺、加工工艺、改进设计、避免应力集中的建议，从而提高螺栓的抗疲劳断裂能力。【关键词】风机螺栓断裂失效分析安装工艺螺栓连接是风力发电机组装配中的重要装配方式，几乎涉及到风力发电机组的所有部件。因此，螺栓的选用和强度校核是风力发电机组可靠性的重要保证。随着我国风电事业的跨越式发展，伴随着风力发电成本不断下降，风电机组的价格也越来越低，各大风电设备总装企业的价格战已经进行到了白热化阶段。如何在降低成本的情况下，保证风电机组的质量，成为各大风电企业面临的重要问题。螺栓作为风电设备的重要联结件，由于其各特性的不确定性，成为风力发电机组设计过程中降低成本的主要难点之一。1 螺栓联结现状现阶段，我国风电机组的螺栓失效问题已经在连接塔筒法兰的高强度螺栓上有所体现。主要失效形式为：安装麦抢带发生滑丝、扭断、屈服、甚至拉断等现象;设备运行过程中发生螺栓断裂，威胁机组运行，严重者甚至造成风力发电机组倒塌。塔筒高强度螺栓出现这些问题的原因，除了螺栓本身的质量不合格外，设计过程中的理论与经验不足也不容忽视。2 螺栓校核的主要方式现阶段，人们主要通过利用有限元软件分析和科学计算两种途径来对螺栓的可靠性进行设计和校核。在运用有限元软件进行分析的过程中，我们可以通过直接加载法、等效力法、等效应变法和等效温度法来实现预紧力的加载。但是这些加载方法或者不能传递剪应力，或者不能模拟现实中螺栓与被联结件的摩擦行为，且无法考虑螺母松动情况导致的预紧力损失。导致在实际的有限元模拟过程中，产生的螺栓应力偏大，因此，一般不作为风力发电机组螺栓结构校核的手段。 3 螺栓断裂原因(1)螺栓的质量(2)螺栓的预紧力矩(3)螺栓的强度(4)螺栓的疲劳强度 4 实验及分析风力发电机中的高强度螺栓主要起到连接、紧固及提供抵抗外载的预紧力的作用，叶片螺栓作为连接风机叶片和轮毂两大关键部件，一般都采用10.9级的高强度螺栓，其重要程度不言而喻。如果不能有限保证每个环节的质量，则有可能造成严重的事故。引起螺栓失效的原因主要有以下几个方面：一、螺栓本身质量不合格，不能满足标准或技术规范要求; 二、使用不当，主要包括过载、安装不合格等。本文主要以我场风机叶片螺栓在使用过程中发生断裂为例，通过具体的实验，进行分析、研究，找出叶片螺栓失效的原因——全文如下——12

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理 随着全球对可再生能源需求的不断增加，风力发电逐渐成为了一种重要的清洁能源。 然而，由于风电机组叶片长期暴露在自然环境下，可能会受到自然灾害、机械疲劳等因素 的影响，导致叶片螺栓断裂。叶片螺栓断裂会给风电机组的安全和维护工作带来重大风险，因此对其进行原因分析和处理具有非常重要的意义。 1.1 材料质量不佳 叶片螺栓断裂的一个重要原因是材料质量不佳。如果使用了劣质的材料制作叶片螺栓，那么长时间的受力状态将会导致材料的疲劳寿命降低，进而导致螺栓的断裂。 1.2 设计不合理 叶片螺栓的设计不合理也是导致其断裂的原因之一。如果螺栓的寿命和承受强度不足 以适应实际应力环境，那么螺栓会发生疲劳损伤和过度应力，导致断裂。 1.3 生产工艺不良 叶片螺栓制造中的生产工艺不良也是导致断裂的原因之一。如果生产过程中存在冷作 变形、含氧量高、铸造等问题，那么制造出来的螺栓质量会受到较大影响，进而导致螺栓 断裂的可能性增加。 2. 叶片螺栓断裂处理方法 2.1 加强预防措施 对于叶片螺栓断裂的预防，可以加强措施来进行，如针对螺栓的材料、设计和生产工 艺进行检查，确保其可靠性和稳定性，以降低风险。此外，还可以通过定期检查和维护等 方式对风电机组进行管理和监测。 2.2 引进新技术 现有的叶片螺栓加工技术大多采用传统的冷锻、热锻等工艺，但这种工艺所制造的螺 栓质量并不稳定。而新的超音速热喷涂等技术已经能够大大提高螺栓的质量可靠性，因此 可以考虑引进新技术来生产更加高质量的叶片螺栓。 2.3 加强监测和维护 对于已经安装的风电机组，需要通过添加传感器和自动检测等技术来监测叶片螺栓的 情况，并及时维护和更换有问题的螺栓。此外，还可以对叶片螺栓进行非破坏性检测，如 超声波探伤等技术，及时发现问题，有效避免安全事故的发生。

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理 近年来，风电发电机组成为了可再生能源的重要组成部分。风电机组使用叶轮作为动力传递装置，叶轮和轴承之间由螺栓连接。然而，在风电机组运行过程中，经常会有螺栓断裂的现象出现，对设备的正常运行和安全性产生了威胁。 一、断裂原因分析 1. 质量问题 风电机组叶片螺栓的制造质量对其安全使用起着至关重要的作用。一些低质量或次品螺栓的强度和韧性不能满足风电机组的使用需求，容易导致断裂。 2. 运行寿命 风电机组叶片螺栓在长时间运行后容易出现疲劳断裂现象。疲劳断裂是由于不停地承受交替载荷和应力的作用，使材料内部形成裂纹，最终导致断裂的现象。对于螺栓而言，疲劳断裂是一种常见的断裂方式。 3. 腐蚀 在风电机组使用过程中，螺栓容易受到环境因素影响，如空气中的湿度、氧气等气体的作用，进而导致腐蚀。长期腐蚀会导致螺栓的强度和韧性下降，从而容易发生断裂。 4. 螺栓松动 由于安装时没有严格按照规定的装配步骤进行安装，或在风电机组运行过程中由于外部因素引起螺栓松动，使其容易发生断裂。 二、处理方法 1. 检查螺栓 为确保风电机组的安全运行，应每年对风电机组叶片螺栓进行一次全面检查。检查主要包括螺栓的表面质量、强度、松动情况等，可以更早地发现螺栓问题，及时解决。 2. 更换高质量螺栓 为保证风电机组叶片螺栓的安全使用，应选用高质量的螺栓材料，避免使用次品。高质量的螺栓具有良好的强度和韧性，可以保证在严重的载荷和应力下进行正常工作。 为抵御风电机组叶片螺栓的腐蚀，可以采取多种措施。例如，对于对螺栓表面进行涂层防护，选用不易腐蚀的材料等。 4. 严格按照安装步骤进行安装

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理 摘要：近年来随着国家对新能源领域的推进，风电项目得到快速发展。风电机 组在运行过程中，开顺桨、阵风、风切变等因素都可能导致叶片根部螺栓受到冲击、振动，形成交变载荷，长时间运行后，极易出现叶片螺栓疲劳断裂，根据前 期对同类型问题的调查分析，造成叶片螺栓断裂的可能原因有以下几种。 关键词：风电机组;叶片螺栓;断裂原因;处理 1风力发电机叶片简介 风力发电机叶片是一个纤维增强复合材料制成的薄壳结构。结构分为3个部分：第一部分为根部，一般由金属制成;第二部分为外壳，一般为复合材料，通常 是使用玻璃纤维增强材料与基体树脂复合而成，一张叶片由两个灌注成型的外壳 构件粘合而成;第三部分为支撑外壳的主梁，即加强筋或加强框，一般为玻璃纤维 或碳纤维增强复合材料制成。风能带动叶片旋转将其转化为动能，通过叶片根部 将动能传给风力机转子，带动发电机发电。叶片根部是重要的连接部位，在能量 转化中起着关键作用。叶片工作时，根部承受着复杂的剪切、挤压、弯扭载荷组 合作用，应力状态复杂易产生结构失效，所以叶片根部连接必须具有足够的强度、刚度、局部稳定性、胶接强度和疲劳断裂强度。如2MW的风力发电机，叶根弯 矩达到7000至8000kNm，离心力能够达到1000kN，一旦叶根部位出现连接时效 问题，叶片与风力机转子轮毂分离，发电机无法正常工作，甚至导致灾难性的质 量和安全事故，因此，叶根连接部分受力性能的保证对叶片的安全运行起着决定 性的作用。目前风力发电机组的叶片螺栓连接研究分析还比较少。一般情况下， 螺栓的强度主要包括静强度、疲劳强度和韧性强度。为了保证螺栓连接既不会在 最不利载荷下发生高应力强度断裂，也不会在循环载荷下发生底应力疲劳破坏和 裂纹断裂破坏，就必须对螺栓连接进行静强度、疲劳强度和断裂强度校核。 2风电机组叶片螺栓断裂原因分析 2.1基本概况 国内某风力发电场多台机组投运不到一年频繁发生叶片螺栓断裂问题，螺栓 断裂部位主要发生在变桨轴承侧的螺纹部分（螺母与变桨轴承的接触位置），部 分螺栓断裂部位在螺杆部分。该风电场机组使用的叶片螺栓规格为M30，材质为42CrMoA，强度等级为10.9级。 2.2理化检测 2.2.1宏观检测 （1）断口宏观分析 兩根螺栓均断裂在螺杆约1/2处校直弯曲部位。断口整体呈现脆性断裂特征，断口呈现由中心向四周的辐射状条纹，断口外层为光滑平整的脆性断口，断口表 面未发现肉眼可见的宏观塑形变形及夹渣物。表明裂纹从心部起裂，向四周扩展，最终导致螺栓断裂。 （2）低倍检验 在断裂螺栓断口以下20mm处沿横向取样，进行低倍检验，螺栓心部存在大 量缩孔。检验结果为：一般疏松1级，中心疏松2级，一般斑点状偏析<1级，未发现裂纹等其它宏观缺陷。 2.2.2化学成分分析 在螺栓近断裂位置约20mm处取样进行化学成分分析。采用德国OBLF生产 的型号为QSN750直读光谱仪，应用光谱分析法，测试其材料化学成分符合

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理 风力发电是一种清洁、环保的新能源，而风电机组叶片是风力发电系统中的重要组成部分，其安全性、稳定性对整个发电系统具有重要意义。近年来风力发电行业中频频发生风电机组叶片螺栓断裂的事故，这些事故给风电行业的发展带来了一定的负面影响。对于风电机组叶片螺栓断裂原因的分析及处理显得尤为重要。 1. 设计问题 风电机组叶片螺栓主要承担叶片的受力传递和固定作用，而叶片在运行过程中会受到风的作用，因此叶片螺栓需要承受较大的动态载荷。如果设计时未能充分考虑动态载荷对螺栓的影响，可能会导致螺栓断裂。 2. 材料问题 叶片螺栓的质量直接关系到其承载能力和使用寿命，一些风电机组制造商为了节省成本，可能选用了质量不佳的材料，或者在生产过程中存在材料缺陷，从而导致螺栓的断裂。 3. 安装问题 叶片螺栓的安装过程中，如果未能正确选择安装工艺和工具，或者未能严格执行安装规程，可能会导致不良的安装质量，使螺栓在使用过程中承受不均匀的力，从而导致断裂。 4. 维护问题 风电机组叶片螺栓的维护保养显得至关重要，如果未能定期检查及更换叶片螺栓，可能会因螺栓长时间受到风力等因素的影响而导致疲劳断裂。 二、风电机组叶片螺栓断裂处理方法 1. 加强设计 风电机组叶片螺栓在设计时，应充分考虑叶片的受力情况，合理设计螺栓的数量、材质、安装位置及固定方式，以确保螺栓在叶片使用过程中能够稳定可靠地承受动态载荷。 2. 选用优质材料 风电机组叶片螺栓的材料应当选择质量可靠的高强度材料，同时要进行严格的材料检测，确保螺栓材料的质量符合要求。在材料生产过程中也要保证不出现质量问题。 3. 规范安装

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理 随着可再生能源的快速发展，风力发电已经成为获取清洁能源的重要手段之一。而在风电发电过程中，叶片螺栓断裂是一种较为普遍的故障，经常给风电场带来安全隐患和经济损失。本文针对风电机组叶片螺栓断裂这一问题进行了原因分析，并提出了相应的处理方法。 1. 螺栓质量不合格 由于螺栓是叶片固定的重要组件之一，因此其质量对于叶片的牢固性影响巨大。当螺栓质量不合格时，容易在高速旋转的风轮作用下发生断裂，从而影响风力发电机的正常运行。因此，单从螺栓项目考虑，螺栓的质量是非常重要的。 2. 膨胀紧固力太大 叶片安装中，螺栓的膨胀量是需要严格控制的。如果膨胀紧固力太大，将会增加叶片的应力，导致螺栓快速疲劳，从而引起螺栓断裂。在实际施工过程中，需要注意对于膨胀量的控制。 3. 叶片衔接处松动 由于风电机组经常受到高速风的冲击和叶片的旋转，所以在使用过程中，由于很多叶片的接缝处会出现微小振动，从而影响叶片的松动。当叶片的衔接处松动时，螺栓的受力状态会发生改变，导致出现位移、变形等问题，从而加速螺栓的疲劳损伤，最终使螺栓发生断裂。 4. 脚手架错位 叶片螺栓与脚手架之间的错误安装会导致叶片出现舞动，从而导致螺栓发生断裂。因此，在安装过程中，需要确认脚手架的正确安装位置，以及叶片与脚手架之间的距离，避免出现跨距过大或过小的情况。 二、叶片螺栓断裂的处理方法 1. 做好日常维护工作 在使用风电机组期间，需要定期对叶片螺栓进行排查，发现问题及时进行维护。定期检查包括检查叶片的固定情况、检查叶片的螺栓是否松动、检查叶片松动的原因。在检查过程中，可以根据检查分析的情况，对相应的部件进行调整，以达到减少螺栓断裂的效果。 2. 加强螺栓检验

风力发电机组叶片断裂原因分析及防范措施

风力发电机组叶片断裂原因分析及防范 措施 摘要：针对某风电机组叶片断裂的具体案例，分析了叶片由于褶皱导致断裂的原因。从叶片运行维护、后台监控系统优化等环节提出了防范措施，以便有效预防并减少叶片断裂的事件。 关键字：风电机组；叶片断裂；褶皱；防范措施 中图分类号：文献标识 码：文章编号： Analysis and Precaution on Blade Fracture of Wind Turbine Unit DIAO Jin-Qiang1，LU Wen-Xuan2 （1.Jiangsu Huadian Energy Company Limited，Nanjing 210000，China； （2.Wangting Huadian Power Generation Company Limited，Suzhou 215000，China） Abstract：According to a practical case of blade fracture in wind turbine unit，possible reasons of the fold are analyzed . Treatment measures are also recommended from the aspects of operation maintenance and background control system optimization，which could effectively prevent and reduce the blade failures． Key words：wind turbine unit；blade fracture；fold；treatment measures 0 背景介绍 某新能源风电场站总装机容量95MW，共安装38台单机2.5MW机组。该风电 项目#14机组于2020年12月24日完成吊装，2020年12月25日完成并网。

风力发电叶片运行和维护过程中常见损伤分析及处理措施

风力发电叶片运行和维护过程中常见损 伤分析及处理措施 摘要：叶片是风电机组中的关键部件，其性能好坏直接影响着整个风力发电 系统的运行效果。由于叶片长时间处在自然环境中，容易受到各种环境的影响， 尤其是雷电、冰雹、雨雪、沙尘的侵蚀，风机随时可能损伤危，险系数极高，容 易发生重大事故。如果叶片发生事故，需要立即停止发电及时进行抢修，必要时 更换叶片，导致风力发电运行维护成本过高，影响风力发电厂的经济效益。目前，风电企业还没有认识到叶片维修的重要性，忽视了维修资金投入，导致叶片运行 隐患甚多，随时引发安全事故,降低了风电场的经济效益。基于此，本文对风电 机组运行和维护期间的常见损伤问题进行了分析，并提出了具体的处理建议，仅 供参考。 关键词：风力发电；叶片运行和维护；常见损伤；处理措施 引言 风力发电叶片是风力发电机组的重要组成部分，随着近些年风力发电行业的 快速发展，许多大型板材行业得到了快速发展，并在生产、运输、吊装、运行等 方面取得了长足的进步，同时也出现了不同程度的损伤，这种损伤不但会影响风 力发电的生产量，而且还会破坏叶片制造商和风电机组运营商的声誉，降低企业 经济效益。本文对风力发电叶片运行和维护过程中常见损伤分析及处理措施进行 了研究。 1叶片损伤原因分析 1.1 运输和吊装造成的损伤 无论采用各种工艺和标准，每台风力发电机叶片出厂质量都符合国家规定的 要求，因此，叶片的维护和保养需要从装载开始，叶片在道路运输过程中，会受

林区、山区，叶片的叶尖与树木刮碰，破坏叶片的质量，叶片末端如果与树枝切 割中发生小疤痕，叶片会逐渐造成隐藏事故。叶片表面具有一定的光滑性，沙粒 在落下时可以转移它们的受力。如果叶片表面由于划伤而形成松树表面，那么这 里的砂粒阻力会发生转变。据相关数据统计，在叶片运输过程中，外部原因对风 机叶片的截面积的影响，可占叶片上部受损部分的主要比例。前期叶片受伤的原 因是主要是吊装。叶片在吊装过程中，绳索和张力也会不同程度的损伤叶片，尤 其是前缘(叶片切割区域)的受损比较严重。当吊起叶片时，绳索和夹具会偏离叶 片的中心位置当叶片偏离地面时会偏转角度，会在不同角度产生复位移动和摩擦 复位现象。 1.2自然原因造成的损伤 风机叶片损伤类型比较多（1）雷击伤害比较常见，风电机组为了提升电量，需要安装在山区或地势较高的位置，夏季在雷雨天气易受雷击,电压比较大，会 损伤风机叶片结构，导致表面出现烧伤，损伤叶片表面结构。（2）开裂脱落损伤。风电机组的叶片是复合而成的，如果长时间在强风、沙、雷、雨等环境的下 运行，其侵扰性比较大，并在长期旋转过程中出现质量差异，如损伤、裂缝、表 面局部脱落等损伤严重时还会出现倒塌的危险[1]。 2风力发电叶片运行和维护中损伤问题的处理措施 2.1 普通损伤类型及其修复措施 (1)前缘腐蚀问题导致机翼类型发生变化。如果机翼在运行过程中形状变形，会降低叶片的捕捉能量，因此，前缘损伤需要及时恢复并，根据损伤情况对其表 面进行涂层并及时进行清洗，然后再使用叶片原材料，做好外表面的耐磨涂层和 保护膜，防止在运行过程中受风沙的损伤。(2)边缘的裂缝，板边缘发现的裂缝，应及时分析原因尽快恢复，否则裂缝会变得越来越长，并在空气的长期影响下， 蒙皮会自动脱落，甚至破裂。如果叶片中的裂缝长度可控，可以进行修复裂，缝 太长，必须对整个叶片进行更换，无形中增加了材料的成本和维护成本高还，会 降低发电量。在恢复过程中，还需要合理选用工具，及时清理裂缝和粘结层，填 充结构粘结层，并使用纤维层进行涂抹，以防止再次出现裂缝。(3)后缘损伤后

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理 随着能源需求增加和环境保护意识的加强，风电行业日益壮大。然而，风电机组的运 行也存在一些问题，其中之一就是叶片螺栓的断裂。叶片螺栓的断裂会导致设备停机维修，给风电厂带来经济损失。本文通过分析叶片螺栓断裂原因及处理方法，旨在为风电行业提 供参考。 一、断裂原因分析 1.材料缺陷 当叶片螺栓在生产加工过程中有缺陷，如含有气孔、夹杂物、夹渣等，会影响叶片螺 栓的力学性能，导致其在使用过程中出现断裂。 2.负荷过大 风电机组在运行过程中，受到风力的不断作用，以及旋转部件的惯性和得到的转矩影响，会导致叶片螺栓承受较大的拉伸力和剪切力。当螺栓无法承受受力过大时，就会发生 断裂。 3.腐蚀和疲劳 当叶片螺栓长期处于恶劣的环境中，如海洋气候、高温高湿等，会发生腐蚀，质量会 逐渐降低，容易出现裂纹，从而导致叶片螺栓的疲劳削弱和断裂。 4.安装不当 在风电机组的安装过程中，叶片螺栓的安装质量和状态会直接影响其使用寿命和断裂 概率。如果螺栓安装不当，可能会导致扭矩不均、加剧连接剪切和腐蚀等问题，从而导致 叶片螺栓的断裂。 二、解决方法 1.材料瑕疵控制 生产制造阶段应控制材料瑕疵的产生，选择合适的工艺、材料和加工设备，严格执行 国家标准和相关规定。 2.优化叶片设计 优化叶片设计，改进叶片形状和长度，从而减少叶片螺栓承受的拉伸力和剪切力，提 高其承载能力。

3.增加安全预防措施 安装过程中应进行全面的检查和测试，确保叶片螺栓的安装和紧固质量，避免过度拉伸和过度松弛。同时，可以在安装后加装高强度钢制环带、断鲍管等安全预防措施，以延长叶片螺栓的使用寿命。 4.定期检查和维护 定期检查和维护叶片螺栓，及时发现和修复潜在的问题。并且不断改进维护技术，使用新型的材料和设备来提高叶片螺栓的质量和使用寿命。 结论 针对风电机组叶片螺栓断裂问题，需要生产制造企业、风电厂和设备维护公司等多方面合作，共同加强材料质量控制、优化叶片设计和安装质量，加强安全预防措施和定期检查和维护等方面的工作。这样才能更好地确保风电机组的安全和稳定运行，为可持续发展贡献力量。

风电机组螺栓断裂原因分析及制造监理探讨

风电机组螺栓断裂原因分析及制造监理探讨

关键词：风电机组风电机组螺栓海上风电 摘要：通过对风电机组螺栓的断裂形式和原因的总结和整理，归纳出了制造过程的影响因素；以此为指导，对两个典型的案例开展了原因调查和分析。指出了风电机组螺栓的制造质量控制要点，提出了一些合理化建议，为确定涉及制造质量的监理控制点和监理方式提供参考。 0 引言 高强螺栓因其疲劳性能好、承载大而广泛应用于风电机组的连接结构，如叶片与轮穀、塔筒与基础、塔筒法兰之间。风电机组，特别是海上风电机组，荷载变化频繁，因此高强螺栓的制造和安装质量对保证机组的安全运行尤为重要。近年来，有关风机螺栓断裂的事故屡见不鲜，如某风电场因4 根规格M3 6、材质4 2 CrMoA的塔筒与基础连接螺栓疲劳断裂，引起倒塔事故。某风电场投运1 a 内连续发生叶片螺栓断裂（规格M3 0、材质4 2 CrMoA) ，经分析，是叶根端面与叶片法兰间存在间隙而增大螺栓应力所致。某风电机组安装中发现一颗规格M3 9、材质B7 钢的螺栓发生断裂，究其原因，是材料组织和热处理缺陷所致。螺栓断裂涉及材料、加工、安装等各方面因素，做好各个环节，特別是制造阶段的质量管理，对风电机组的安全运行具有重要意义。 1 对风电机组螺栓实施制造监理的必要性 当前风电机组螺栓的采购模式多为风电整机厂商外购，螺栓制造过程又呈现标准化、批量化的特点，对螺栓的制造质量控制的主要职责自然在螺栓制造厂，但其质量基本上依赖于螺栓制造厂的质量控制水平，因而会有潜在风险。从”纵深防御“的理念和国内的工程惯例来讲，用户或采购方应对螺栓制造质量进行管理，但无论采用供方质保管理还是第三方检测，都存在一定的局限性，即不能深入到制造的具体关键环节实施系统性的质量管理。由于各方面原因，过去设备监理单位往往会忽视对螺栓的制造监理，势必造成屏障失效风险。因此，采用适当的方式对螺栓制造过程实施监理是有必要的。 王硕丽从风电机组螺栓的质量管理和控制角度分析，认为螺栓断裂的原因是润滑剂与设计不一致导致预紧力过大超过材料的屈服极限。杨莉、俄馨、史伟[2]对三颗断裂的叶片螺栓进行断口分析和金相检测等，确定断裂类型都是多源疲劳断裂，且根据断口扩展区和瞬断区的面积，可判断螺栓的断裂顺序。吉昌兵[3]针对多个案例进行综合检测，指出螺栓断裂的主要原因包括：机械性能不合格、加工质量不良、热处理不合格、原材料问题等。王淼、徐