風電機組螺栓的安全設計探討

前言
　　螺栓聯結是風力發電機組裝配中的重要裝配方式，幾乎涉及到風力發電機組的所有部件。因此，螺栓的選用和強度校核是風力發電機組可靠性的重要保證。
　　隨著我國風電事業的跨越式發展，伴隨著風力發電成本不斷下降，風電機組的價格也越來越低，各大風電設備總裝企業的價格戰已經進行到了白熱化階段。如何在降低成本的情況下，保證風電機組的質量，成為各大風電企業面臨的重要問題。螺栓作為風電設備的重要聯結件，由于其各特性的不確定性，成為風力發電機組設計過程中降低成本的主要難點之一。
　　1.螺栓聯結現狀
　　現階段，我國風電機組的螺栓失效問題已經在聯結塔筒法蘭的高強度螺栓上有所體現。主要失效形式為：安裝麥搶帶發生滑絲、扭斷、屈服、甚至拉斷等現象；設備運行過程中發生螺栓斷裂，威脅機組運行，嚴重者甚至造成風力發電機組倒塌。
　　塔筒高強度螺栓出現這些問題的原因，除了螺栓本身的質量不合格外，設計過程中的理論與經驗不足也不容忽視。
　　2.螺栓校核的主要方式
　　現階段，人們主要通過利用有限元軟件分析和科學計算兩種途徑來對螺栓的可靠性進行設計和校核。
　　在運用有限元軟件進行分析[1]的過程中，我們可以通過直接加載法、等效力法、等效應變法和等效溫度法來實現預緊力的加載。但是這些加載方法或者不能傳遞剪應力，或者不能模擬現實中螺栓與被聯結件的摩擦行為，且無法考慮螺母松動情況導致的預緊力損失。導致在實際的有限元模擬過程中，產生的螺栓應力偏大，因此，一般不作為風力發電機組螺栓結構校核的手段。