风电机组螺栓的安全设计

前言

　　螺栓联结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联结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。风电材料设备

　　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［

1］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。