风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理【摘 要】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讨论分析还比较少。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...
