MW级风力发电机组塔筒法兰强度分析

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兆瓦级风电机组塔筒法兰螺栓连接强度计算实例_王娜

，其中，应力面积
通过 Bladed 对上式进行多通道合并以及雨流计数，得到考虑预紧力的螺栓所受拉力
m 4 时螺栓等效疲劳拉应力
[ ] 为螺栓等效应力，根据 GL 规范要求，在未考虑螺栓所受弯矩影响的情况下，螺栓疲劳等级取 36Mpa。按照许用疲劳应力验算螺栓的疲劳强度是否满足设计要求。
根据 S-N 曲线： ( ) m N Const 得 : ( 2 E 6 ) m N 2 E 6 ( 5 E 6 ) m N 5 E 6 代入数据得 : 解得 : 为了计算得便捷，在满足 GL 规范要求的前提下，对 S-N 曲线进行一定的简化，但要保证简化后的 S-N 曲线比 GL 规范要求的更为保守，在这里取 S-N 曲线斜率 m
螺栓最大拉应力为考虑预紧力的法兰所受压力
螺孔位置应MPa
w孔
颈
F Z a b F b Z / C颈
w颈 s
151MPa
4 进行计算，
根据弹性理论和以上数据判断法兰螺栓连接是否满足强度要求。
本文利用螺栓连接的强度计算方法，以某兆瓦级风电机塔筒的法兰螺栓连接为实例进行分析计算，证实塔筒中上部法兰连接满足疲劳强度要求。本文的计算方法可以应用于校核其他结构相似的、具有较大载荷的螺栓组强度与寿命。
Z Z
— 91 —
FS 428925 0.197 Z
a ＝ 1.33； b
根据应力公式，螺栓应力为： ASP=817m2 将代入计算得：根据弹性理论，需要求解螺栓的最大拉应力和法兰的最小压应力，要求最大拉应力小于螺栓许用应力，法兰最小压应力大于 0；还需求解螺栓孔位置的最大正应力和法兰颈部的最大正应力，两者应小于法兰材料的许用应力。根据以上参数求得：螺栓所受载荷

27_塔筒法兰结构的强度分析_龙凯

塔筒法兰结构的强度分析龙凯叶弘翔张健美华北电力大学可再生能源学院北京 102206摘要：采用hyperworks组件下的hypermesh软件，建立了单法兰有限元模型。

分析了单法兰的应力分布。

在此基础上，进行了结果统计，得到了在结构和受力方面的变化趋势关键词：塔架，有限元，法兰0 引言随着风力发电机组的大型化，风力发电机组塔筒法兰的设计问题日益突出。

为了降低制造成本，提高法兰承载能力，减小制造难度，对于法兰的研究就显得尤为重要。

孙鹏等[1]认为为了减小附加弯矩的不利作用，螺栓布置越接近钢管壁越好。

王元清[2]等运用屈服线理论，得到由法兰厚度控制的弯矩承载力，并与有限元计算和试验结果进行比较，证明其具有合理性和良好的适用性，采用半T 型连接模型，考虑螺栓撬力影响，得到螺栓与法兰厚度等强的表达式，得到法兰连接节点在弯矩作用下的设计流程，为法兰连接节点设计提供有效途径。

本文建立了单法兰有限元模型，分析了单法兰在结构和载荷两方面的影响。

在此基础上，提出单法兰设计流程图。

1 不同拉力下单法兰分析为了考察不同大小拉力作用对法兰结构受力的影响，在原有预紧力作用下，对法兰顶部施加单点平均受力分别为0N、0.2kN、0.4 Kn-1.8 kN 、2kN，受力点为135个。

分别对此进行应力分析，受力状况如表2-2所示，为了观察合力与应力之间的关系，通过表2-2的数据得到如图2-5和2-6所示的曲线。

2 不同预紧力下单法兰分析由于为了考察不同预紧力作用下对于法兰受力和强度破坏的影响，分别对模型施加原有预紧力1倍，1.05倍，1.1倍，1.15倍，1.2倍的预紧力，统计规律如图2和图所示。

图3 不同预紧力下螺栓结构统计图0N1000N 2000N图4 不同预紧力下法兰结构统计图由图3可知，不同预紧力下螺栓结构的应力基本与预紧力大小成正比，且变化范围很小。

另外，由图4可知，不同预紧力下法兰结构的最大应力变化很大，但是最终会趋于一致，这说明在适当增加预紧力时不会导致法兰结构的过早破坏，而且还能减小法兰应力的波动范围，提高法兰的疲劳寿命。

采用VDI2230的风力发电机组塔筒法兰联接处螺栓强度分析.

设备设计/诊断维修/再制造现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2011年第5期采用VDI2230的风力发电机组塔筒法兰联接处螺栓强度分析*陈真,杜静,何玉林,刘卫,冯博(重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400044)摘要:针对风力发电机组塔筒法兰联接处螺栓轴线与法兰横向对称中心线不一致,且螺栓所受外载荷为偏心载荷的问题,基于VDI2230螺栓联接理论对法兰联接处螺栓进行理论分析,计算出实际工况下螺栓螺纹处的等效应力,采用有限元理论对法兰联接处螺栓在MSC.Marc/Mentat环境中进行接触强度分析,有限元结果与理论计算结果基本吻合。

研究为螺栓联接强度分析提供了新的思路。

关键词:螺栓;VDI2230螺栓联接理论;风力发电机;有限元中图分类号:TM614 文献标志码:A 文章编号:1671 3133(2011)05 0125 05 StrengthanalysisofboltjointonwindturbinetowerflangebasedonVDI2230 CHENZhen,DUJing,HEYu lin,LIUWe,iFENGBo (TheStateKeyLaboratoryofMechanicalTransmission,ChongqingUniversity,Chongqing4 00044,China)Abstract:Fortowerflangeandboltjointofwindturbine,theaxisofboltisinconsistentwiththeho rizontalsymmetryaxisofflange.Theboltofflangesufferedeccentricload.Thetheoreticalanal ysisofsuchcasewascarriedoutreferringtothetheoryofVDI2230.Equivalentstressunderactu alconditionwasobtained.Onbaseoffiniteelementtheorycontactstrengthanalysisofflangean dboltswereconductedinMSC.Marc/Mentat.Theresultoffiniteelementanalysisisapproxima telyagreeablewiththetheoreticalresult.Providesanovelapproachforstrengthanalysisofbolt. Keywords:VDI2230;boltjoint;windturbine;finiteelement0 引言塔筒法兰联接处螺栓作为风力发电机组重要的联接件,其联接的可靠性决定着整个风力发电机组的整体可靠性,传统螺栓联接强度理论只对螺栓组联接受轴向载荷或受倾覆力矩的情况进行了简单分析[1]论在MSC.Marc/Mentat环境中进行螺栓接触强度分析,为螺栓联接设计提供新的理论依据。

有关风电塔筒法兰焊接措施的分析

１塔筒制造工程中法兰焊接的操作方式
在进行焊接操作时，为了将塔筒和法兰焊的变形情况控制在设计规范内，通常技术人员都会采用从零到整的焊接顺序，先把单体法兰和塔架上的环焊缝把和焊接完成，然后再焊接塔筒内部焊缝。通常法兰焊接要经历三道工序，第一个工序是焊接塔筒的内围，并通过碳弧气刨对塔筒外部进行清根并做出直角坡Ｅｌ。使用砂轮工具打磨直角坡１７１。第二、第三道工序都在塔架的外部实施。为了使塔架能够承担沉重的载荷，法兰焊接的缝隙必须有足够的强度与韧性。在结束焊接工序后，主要针对基础环下法兰后钢板的焊接。消氢工序的温度应控制在２００～３５０℃之间，每次消氢必须持续ｌ２０ａｉｒｎ［２ｌ。总之，在对法兰和塔架进行焊合拼接时，必须控制好焊接施工涉及的各项参数，这样才能保障风电塔的建设质量。表１为法兰焊接施工的详细参数设置。
很有可能会造成法兰变形情况。为了提高塔筒焊接施工的质量，使风电替在建成后能够安全，平稳地运行，该文对法兰焊接的优化方式进行了深入分析。关键词：风电替法兰焊接优化措施中图分类号：ＴＧ４５７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２０１５）０１（ｃ）－０１０２－０２

兆瓦级风力发电机组塔架的静强度及模态分析

为不同方向的一阶弯曲振动。根据振动理论，振动的能量主要集中在低阶频率中，因此，塔筒的振动主要
机的２阶固有频率；３Ｐ为风力机的３阶固有频率；为塔架的１阶固有频率。由图８见，机组的１固有频率没有与风轮转可阶
１Ｏ・Ｏ・８
对应的转频为＝０１；．７Ｈｚ风轮最高转速对应的转频的３倍频为一０８；塔筒１阶固有频率为ｆ一．９Ｈｚ
０４。图８为机组的坎贝尔图。．４Ｈｚ
所受应力值最大。计算结果见图４、图５。
图４和图５中，Ｖｏｓｓ等效应力是按第四强ｎＭｉｅ
度理论确定的，应力单位为Ｐ，变形单位为ｍ。ａ由计算结果可见，在载荷作用下，最大变形位于
频率（）Ｈｚ
不考虑上部质量时考虑上部质量时
２１００年第６期
白海燕，等：兆瓦级风力发电机组塔架的静强度及模态分析
・３５・
１３边界条件和计算载荷．由于风力发电机组塔架与地面基础固连，在进行
应力集中。最大ＶｎＭｉｓ效应力为１６４ＭＰ。ｏｓ等ｅ４．ａＱ３５４Ｄ钢的允许拉压应力为３５ＭＰ，考虑到安４ａ
的６．，３７塔顶最大变形量为塔高的０７，．１均满足
设计要求。
定则确定，该坐标系不随机舱旋转，见图３。建模时，
通过ＭＰＭｕｔｏｎｏｓｒｉｔ单元将计算得到的Ｃ（ｌｐｉｔｃｎｔａｎ）ｉ各种载荷工况下的极限载荷传递到塔筒，进行计算分

兆瓦级风力发电机组主轴强度分析及优化研究

１６５６％ ꎬ主轴的可靠性及经济性得到了一定程度的提高ꎮ
关键词:主轴强度ꎻ有限元分析ꎻ响应面法ꎻ多目标优化
中图分类号:ＴＨ１１４ꎻＴＫ８３文献标识码:Ａ
文章编号:１００１－４５５１(２０２１)０７－０９２３－０６
ＳｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎｍａｉｎｓｈａｆｔｏｆＭＷｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ
相对轴肩深度的基础上ꎬ实现了主轴的轻量化设计ꎮ 李
秀珍等
[８]
以主轴质量最轻为优化目标ꎬ基于Ｉｓｉｇｈｔ平台
模型建模难点在于主轴承模拟ꎮ 本文提出一种等
散的层状体模拟滚子ꎮ
滚子层状体模型如图３所示ꎮ
对其进行了优化设计ꎬ获得了其最优参数ꎬ并提出了一
种基于结构等应力设计确定变量上、下限的方法ꎮ
在以往的大部分研究工作中ꎬ对局部尺寸常采用
收稿日期:２０２０－１１－０３
基金项目:浙江省科技计划资助项目(２０１７Ｃ０１１１２)
作者简介:赵佰余(１９９０－ ) ꎬ男ꎬ浙江温州人ꎬ硕士研究生ꎬ工程师ꎬ主要从事风力发电机组机械结构设计与优化方面的研究ꎮ Ｅｍａｉｌ:ｚｈａｏｂａｉｙｕ＠
ｈｅａｇ. ｃｏｍ
机电工程
极限工况下主轴应力云图如图５所示ꎮ
图７主轴拟合Ｓ / Ｎ曲线
图５Ｍｙｚ＿ｍａｘ工况主轴应力云图
由图５可见:考虑材料安全系数为１. １ꎬ主轴许用
屈服强度４４５ＭＰａꎬ主轴等效应力最大值３８２. ７４ＭＰａꎬ
安全余量为１６. ２７％ ꎮ
１. ３疲劳强度
主轴疲劳损伤的计算流程如图６所示ꎮ
９２４
第３８卷

风力发电机组结构强度分析与可靠性评估

风力发电机组结构强度分析与可靠性评估一、引言风力发电是一种利用风能将其转化为电能的可再生能源，它在近年来得到了广泛的应用和发展。

风力发电机组作为风力发电的核心设备，其结构强度和可靠性直接影响到发电机组的运行效果和寿命。

因此，对风力发电机组的结构强度进行分析与可靠性评估具有重要意义。

二、风力发电机组结构强度分析1. 风力发电机组结构特点风力发电机组结构主要由塔架、主轴、叶片和发电机等组成。

塔架承载整个发电机组的重量，主轴将风力转化为转动力，叶片则接受风力并将其转化为主轴的转动力，发电机将主轴的转动力转化为电能。

对风力发电机组的结构强度分析需要考虑到每个部件的力学特性与相互作用。

2. 应力分析通过有限元分析等方法，可以计算每个部件在不同工况下的应力分布情况。

例如，叶片在风力作用下会受到弯曲、扭转和拉伸等力的作用，需要对其应力进行分析；塔架需要承受叶片和主轴的重力以及风力带来的荷载，需要对其应力进行分析；主轴需要承受叶片传递过来的转动力和发电机反作用力，需要对其应力进行分析。

3. 强度评估根据得到的应力分布情况，可以进行强度评估。

常用的方法包括极限状态设计法和可靠度设计法。

极限状态设计法是通过比较应力与材料的极限强度来评估结构的强度，而可靠度设计法则考虑到材料强度的不确定性，通过计算结构的可靠度指标来评估其强度。

三、风力发电机组可靠性评估1. 故障模式与效应分析风力发电机组运行过程中可能面临各种故障，因此需要进行故障模式与效应分析。

通过对每个部件的故障模式进行分析，可以预测发电机组可能出现的故障，进而评估其可靠性。

2. 可靠性指标计算在进行可靠性评估时，需要选择适当的可靠性指标来对风力发电机组进行评估。

常用的可靠性指标包括可靠度、失效率和平均寿命等。

可靠度指标可以用来表示系统在给定时间内正常运行的概率，失效率指标则表示单位时间内系统发生故障的概率。

3. 优化设计与可靠性改进通过对风力发电机组的可靠性评估结果分析，可以确定故障频率较高的部件，并进行优化设计，提升其可靠性。

1.5 MW某型现代风机塔筒强度的有限元分析

第37卷第1期 2021年1月
电力科学与工程 Electric Power Science and Engineering
doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2021.01.007
Vol. 37, No. 1 Jan., 2021
1.5 MW某型现代风机塔筒强度的有限元分析
周思雨，胡挺，余毫，蔡军
Finite Element Analysis on the Strength of 1.5 MW Modern Wind Turbine Tower
ZHOU Siyu, HU Ting, YU Hao, CAI Jun
(School of Nuclear Science and Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)
第1期
周思雨，等：1.5 MW某型现代风机塔筒强度的有限元分析
63
comparing the actual loading stress, the ultimate buckling of each section meets the design requirements and the safety standards as well. Key words: finite element; wind turbine tower; doorway; vent; dynamic analysis; resonance test; ultimate stress analysis
使用ANSYS Workbench进行计算时，采用基于GL风电标准定义的坐标系统［16］。在Ansys Workbench中使用的坐标轴系统如图1 (c)所示， z轴沿塔筒中心轴线向上，x轴垂直于门洞(或排风口)表面向外，y轴遵循坐标系右手定则。

风力发电机组结构强度分析与设计

风力发电机组结构强度分析与设计风力发电机组是一种利用风能产生电能的装置，其关键要素之一是机组的结构强度。

结构强度分析与设计是确保机组能够承受高风速和恶劣天气条件下的稳定运行的重要环节。

本文将对风力发电机组的结构强度进行分析与设计，并提出相应的解决方案。

首先，风力发电机组的结构强度分析需要考虑机组的主要部件，包括叶片、塔架、轴承和齿轮箱等。

对于叶片部分，可以采用有限元分析方法，通过模拟不同工况下的叶片受力情况，评估其结构强度。

对于塔架部分，需要考虑受到的风载荷和地震载荷等外部力的作用，采用适当的设计方法来保证其稳定性。

对于轴承和齿轮箱等部件，需要进行寿命和可靠性分析，确保其能够承受长期运行的要求。

其次，针对分析中发现的问题和弱点，需要进行结构强度的设计优化。

例如，在叶片设计中，可以通过改变叶片形状和材料选择等方式来提升其结构强度；在塔架设计中，可以采用合理的截面形状和增加支撑件等方式来增强其抗风能力。

此外，对于关键部件如轴承和齿轮箱，可以采用更高强度的材料或采用合适的加工工艺来提高其耐用性。

另外，结构强度设计还需要考虑到不同地域和气候条件下的特殊要求。

例如，在高海拔地区，由于空气稀薄，风力发电机组需要经受更高的风能和气压差的冲击，因此结构强度设计需要更为严格；而在海洋环境中，风力发电机组需要应对海洋风暴和腐蚀等特殊挑战，因此需要采用耐腐蚀材料和防护设计。

最后，对于风力发电机组结构强度分析与设计的成果应进行验证和检验。

可以通过实验室试验、风洞试验和现场测试等方式来验证分析和设计结果的准确性和可靠性。

通过对实际运行机组的监测和评估，了解结构运行情况并进行必要的修理和改进，以确保风力发电机组的长期稳定运行。

在整个结构强度分析与设计的过程中，需要运用现代工程计算和仿真软件，同时结合工程经验和规范要求，进行多方面的综合考虑。

只有通过科学、合理的分析和设计，才能保证风力发电机组在各种复杂条件下能够稳定运行并发挥最大的发电能力。

风力发电机组结构强度分析与设计

风力发电机组结构强度分析与设计随着可再生能源的发展，风力发电逐渐成为世界各国重要的能源之一。

风力发电机组是将风能转化为电能的关键设备，其结构强度的分析与设计对于保证风力发电机组的正常运行和安全性至关重要。

本文将对风力发电机组的结构强度进行分析与设计，并提出相应的优化方案。

一、风力发电机组结构强度分析1. 风载荷分析风力发电机组在运行过程中会受到气象环境的影响，尤其是风载荷的作用。

风载荷会对发电机组的塔架、机舱及叶片等部分产生影响，因此需要进行风载荷的分析。

通过实地观测和数值模拟，可以确定不同风速下的风载荷大小及方向，进而进行结构强度的分析。

2. 结构材料选择风力发电机组的结构材料选择对于其强度和稳定性具有决定性影响。

常见的结构材料包括钢材、铝材和复合材料等。

在选择结构材料时需要考虑其强度、耐久性、重量和成本等因素，以及适应不同气候条件下的要求。

3. 结构强度计算结构强度计算是风力发电机组设计过程中的重要环节。

通过采用有限元分析等数值方法，可以对发电机组的各个部件进行强度计算，包括塔架、机舱壳体、基础等。

同时，还需考虑不同工况下的荷载组合，如正常运行、极端气象事件和事故情况等。

二、风力发电机组结构强度设计1. 塔架设计塔架是风力发电机组的支撑结构，承受着叶片受力传递到基础的重要作用。

在塔架设计中，需要考虑塔身的高度、截面形状、使用的材料以及焊接接头的设计等因素。

通过合理的塔架设计，能够提高风力发电机组的整体强度和稳定性。

2. 机舱设计机舱是风力发电机组的核心部分，包括发电机、主轴和变速器等。

在机舱设计中，需考虑不同部件间的受力传递和承载能力，以及机舱壳体的强度和刚度等。

通过结构优化和合理布置，可以提高机舱的结构强度和运行效率。

3. 叶片设计叶片是风力发电机组中最关键的部件之一，其结构强度和aerodynamic 性能直接影响风能的转化效率。

在叶片设计中，需要考虑材料的选择、叶片的形状、强度和振动特性等因素。

风力发电机组设计中的结构强度与可靠性分析

风力发电机组设计中的结构强度与可靠性分析随着清洁能源的重要性不断提高，风力发电作为一种可再生能源逐渐得到广泛应用。

在风力发电系统中，风力发电机组是其中的核心部分，其结构强度与可靠性对于系统的安全运行至关重要。

本文将重点探讨风力发电机组设计中的结构强度与可靠性分析。

首先，风力发电机组的结构强度分析是确保其能够承受外部风力和自身运转引起的载荷的关键。

结构强度分析需要考虑到以下几个方面：1. 材料选择：在设计中，应选择具有足够强度和刚度的材料。

常见的材料包括钢材和铝合金等。

对于不同部位，可以根据其工作条件和负荷水平选择合适的材料。

2. 结构设计：风力发电机组需要经受一系列载荷，包括风载、自重、转子惯性力、地震力等。

因此，结构设计应合理考虑这些载荷，并应用合适的设计方法和原则，如静力学和动力学分析、有限元分析等，以确保结构的强度和稳定性。

3. 疲劳分析：由于风力发电机组需要长时间运行，结构疲劳失效是一个重要问题。

通过疲劳分析，可以评估结构在长期循环载荷下的寿命。

这可以通过应用疲劳分析方法，如矩阵法、应力范围法等，来获得疲劳强度和寿命预测。

4. 安全系数：在结构强度分析中，还需要考虑安全系数的因素。

安全系数是指结构的实际强度与设计要求强度之间的比值。

通过确定合适的安全系数，可以确保结构在遭受不同载荷情况下的安全运行。

其次，可靠性分析是评估风力发电机组设计的可靠性和故障概率的过程。

可靠性分析需要考虑以下几个方面：1. 故障模式与效应分析（FMEA）：FMEA是一种系统性的方法，用于识别和评估可能故障的模式、原因和后果。

通过FMEA，可以识别关键部件和潜在的故障源，并采取相应的措施来提高系统的可靠性。

2. 可靠性模型：可靠性模型是描述系统在一定时间内正常运行的概率的数学表达式。

通过构建可靠性模型，可以评估系统的可靠性水平，并根据需要采取预防性维护措施。

3. 可靠性增长计划：可靠性增长计划是一项系统性的活动，旨在通过监测和改进来提高系统的可靠性。

基于风电塔筒法兰焊接措施的分析

基于风电塔筒法兰焊接措施的分析摘要：随着能源问题和环境问题越来越突出，风能资源越来越重要，成为环保的可再生能源。

现在，风电工业发展迅速，风力发电机组单机规划能力不断进步，塔架高度日益增加。

风电塔筒因为其结构紧凑，安全可靠，易于维护等长处。

以风力发电塔筒法兰为例，研讨了风力发电机塔式法兰的焊接工艺，提出了法兰焊接中的问题，提出改善的办法，从而提高焊接的质量。

关键词：能源；风力发电；焊接风电塔筒是风力发电的塔杆，在风力发电机组中发挥着重要的支撑作用，并对机组震动进行吸收。

风能向电能的科学化转化，能够为城市社会群体的生产生活提供便利，减少环境污染，降低煤矿使用量，实现城市能源结构的优化，与社会可持续发展需求保持高度一致。

风电塔筒是比较常见的一种塔架，具有良好的使用价值，结构稳固，外观简洁且便于维护。

法兰焊接是风电塔筒制造过程中重要环节，因此加强法兰焊接质量控制的研究分析，在保证风电塔筒稳定运行方面具有重要的现实意义。

1.塔筒法兰焊接工艺研究1.1风电法兰技术特征法兰用材是一种锅炉压力容器钢，碳、硫、磷等合金含量控制更为严格，韧性好，采用低合金，高强度钢Q345E/S355NL，工作环境温度接近-40℃，承受风力可达12级，对热处理的要求为正火，正火工艺通过细化晶粒，均匀组织，改善组织缺陷，提高锻件法兰的综合力学性能。

正火程度对组织影响较大，合适的温度使得晶粒细化，从而得到良好的性能。

温度过低，作用不大，温度过高，晶粒粗大，极易形成魏氏组织，使性能下降。

对锻件法兰改进前后的正火工艺进行了力学性能试验及组织观察，结果表明，采用适当的正火工艺可以获得综合力学性能较好的法兰。

风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。

1.2改进塔筒法兰焊接工艺首先，选择内侧位置作为管节和法兰的坡口区域，科学选择接头参数，合理安排焊接顺序，保证塔筒法兰焊接工作的有序开展。

顺利将管节和法兰进行焊接，结束作业之后，可视具体情况开展火焰整形，促进塔架生产速度提高的同时，保证塔筒法兰焊接的角变形情况与设计规范相符，提升焊接质量。

风力发电机组的结构强度与稳定性研究

风力发电机组的结构强度与稳定性研究随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁能源的代表，得到了广泛的应用和研究。

而风力发电机组作为风能转化设备的核心组成部分，其结构强度与稳定性研究对于提高发电效率和延长设备寿命具有重要意义。

本文将对风力发电机组的结构强度与稳定性进行研究，并提出相应的分析和解决方法。

一、风力发电机组的结构强度研究1. 零部件强度分析风力发电机组的结构由许多零部件组成，包括机舱、叶片、轴承等。

针对每个零部件，需要进行强度分析，确定其承受风力荷载的能力。

可以采用有限元分析方法，通过建立数值模型来模拟不同工况下的力学响应，并结合实验数据对模型进行验证，最终确定各个零部件的强度参数。

2. 整体结构的强度优化设计在零部件强度确定的基础上，还需要对整体结构进行强度优化设计。

通过合理的结构布局和材料选择，提高风力发电机组的整体强度。

可以采用拓扑优化、参数优化等方法，通过计算机辅助设计软件对整体结构进行优化，进而提高发电机组的结构强度。

二、风力发电机组的稳定性研究1. 风力荷载对机组稳定性的影响风力是影响风力发电机组稳定性的主要因素，对机组的运行和性能有着重要影响。

风力荷载会给机组带来扭矩、振动等力学和动力学效应，因此需要研究风力荷载对机组稳定性的影响规律。

可以通过数值模拟和实验测试等方法，获取风力荷载下机组的响应情况，进而评估机组的稳定性。

2. 振动与抗振性能研究机组的振动问题是影响其稳定性的重要因素之一。

通过对机组振动的研究，可以了解机组在运行中存在的振动特性，并进一步研究振动对机组结构的损伤程度。

此外，还需要进行抗振性能的研究，通过结构优化或振动控制技术，提高机组的抗振能力，确保其在长期运行中的稳定性。

三、风力发电机组的结构强度与稳定性综合分析在研究了风力发电机组的结构强度和稳定性后，需要进行综合分析，找出两者之间的关联和相互影响。

通过综合分析，可以判断机组的设计是否满足结构强度和稳定性的要求，进而提出改进措施。

基于CAD技术的风力发电机组结构设计与强度分析

基于CAD技术的风力发电机组结构设计与强度分析一、引言风力发电机组作为一种可再生能源装置，在现代社会中发挥着重要的作用。

因此，对于风力发电机组结构设计和强度分析具有重要意义。

本文将基于CAD技术，详细介绍风力发电机组结构的设计过程，并进行相应的强度分析，以确保风力发电机组的稳定性和可靠性。

二、风力发电机组结构设计1. 风力发电机组组成风力发电机组主要由塔架、机舱、叶片和旋转机构组成。

设计风力发电机组结构时，需要考虑各部分的功能和相互之间的连接。

2. 塔架设计塔架作为风力发电机组的主体支撑结构，需要具备足够的强度和刚度来承受风压和重力。

在设计过程中，需要考虑材料的选择、截面形式和塔架的高度等因素。

3. 机舱设计机舱是风力发电机组的核心部分，需要容纳发电机、传动系统以及控制装置等。

在设计机舱结构时，需要考虑重量分布和空间利用效率。

同时，还要保证机舱的刚度和振动控制。

4. 叶片设计叶片是将风能转化为机械能的关键部分，其设计需要考虑气动特性、结构强度和动力学特性。

通过CAD技术，可以优化叶片的外形和材料的选择，以提高风能捕捉效率和减小结构重量。

5. 旋转机构设计旋转机构是使叶片能够根据风向实现自动调整的关键部分。

在设计旋转机构时，需要考虑转轴的强度和稳定性，以及传动系统的设计和可靠性。

三、CAD技术在风力发电机组结构设计中的应用1. 三维建模CAD技术可以实现对风力发电机组结构的三维建模，包括各个部件的几何形状和相互之间的连结关系。

通过三维模型，可以直观地查看和修改设计，提高设计效率。

2. 强度分析CAD软件具有强大的仿真分析功能，可以对风力发电机组结构进行强度分析。

根据材料的力学性能和加载条件，可以模拟结构在不同工况下的应力和变形。

这有助于评估结构的安全性和可靠性，并进行必要的改进。

3. 优化设计CAD技术可以进行参数化设计和优化设计，通过对关键参数进行调整和优化，以达到结构性能的最佳化。

通过CAD软件提供的优化算法，可以在满足强度和稳定性要求的前提下，减小结构重量、降低材料成本。

MW级风力发电机组塔筒法兰强度分析

MW级风力发电机组塔筒法兰强度分析何海建;杨扬;孟令锐;晁贯良;董姝言【摘要】针对MW级风力发电机组运行过程中的塔筒法兰安全问题,以某大型风力发电机组塔筒法兰为例,利用有限元分析软件AN-SYS建立了包含上段塔筒、上段法兰、连接螺栓、垫圈、下段法兰以及下段塔筒的法兰连接系统的有限元模型,对MW级风力发电机组塔筒法兰在极限工况下的应力分布进行了分析,对塔筒法兰的疲劳强度计算方法进行了研究,提出了一种将临界平面算法与剪应力算法相结合的塔筒法兰疲劳强度计算方法.计算结果表明:塔筒法兰的极限强度安全系数为1.1,疲劳安全系数为5.163,两项计算结果均大于1,且危险位置与工程实际吻合,根据德国劳埃德船级社规范,塔筒法兰强度能够满足设计要求,说明提出的方法能够实现MW级风力发电机组塔筒法兰的强度校核.%Aiming at the safety of tower flange in the MW wind turbine operating,take a certain high power level wind turbine top flange for example,the finite element model of the tower flange connection system which including top tower,topflange,bolts,washers,bottom flange and bottom tower was built up to analyze its stress distribution under the ultimate load case, and a new method which combines the critical plane method with shear stress method to calculate the fatigue damage of tower flange was then proposed in the tower flange fatigue strength calculation method study. The results indicate that the tower flange ultimate strength safety factor is 1.1,and its fatigue strength safety factor is 5.163,all of them above 1 and the critical locations are consistent with engineering practice,the tower flange can satisfy the strength de-sign requirements according toGermanischer Lloyd standard. Besides,the results also indicating that the proposed method is feasible and re-liable for tower flange strength calculation.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2018(035)003【总页数】5页(P270-273,316)【关键词】风力发电机组;塔筒法兰;强度计算;有限元;临界平面【作者】何海建;杨扬;孟令锐;晁贯良;董姝言【作者单位】许昌许继风电科技有限公司,河南许昌461000;许昌许继风电科技有限公司,河南许昌461000;许昌许继风电科技有限公司,河南许昌461000;许昌许继风电科技有限公司,河南许昌461000;许昌许继风电科技有限公司,河南许昌461000【正文语种】中文【中图分类】TH140.1;TK830 引言由于国家政策的大力支持，近几年风力发电机组的国产化程度逐渐提高[1]。

风力发电机组塔筒法兰连接处螺栓强度分析——采用Peterson方法

风力发电机组塔筒法兰连接处螺栓强度分析——采用Peterson方法王建华【摘要】笔者采用Peterson方法,对塔筒法兰连接处螺栓进行了极限强度分析,计算出了螺栓的等效应力,同时采用有限元分析方法对塔筒法兰连接处螺栓在NX Nastran软件环境中进行了仿真分析,通过比较采用Peterson方法的理论分析计算结果和有限元分析计算结果,可知结果基本吻合,指出采用Peterson方法的理论分析满足工程设计需求,该研究对工程实际应用具有很好的指导意义.【期刊名称】《科技创新与生产力》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】4页(P91-94)【关键词】风力发电机组;塔筒;塔筒法兰连接;螺栓;Peterson方法;有限元【作者】王建华【作者单位】太原重工股份有限公司技术中心风电所,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TM315;TK83;TP391.7塔筒是风力发电机组的主要支撑装置，它将机组机舱部分与地面相连，为水平轴叶轮提供需要的高度，并承受极限风速产生的载荷。

目前在国内外风电市场上，现代大型风力发电机组普遍采用的塔筒主要是钢制锥形塔筒。

这种形式的塔筒通过法兰将若干段不同壁厚的钢制锥形筒连接，法兰之间采用高强度螺栓施加预紧力的方法保证塔筒的刚度和强度，其连接的可靠性决定着整个风力发电机组的整体性能。

濮良贵、纪名刚指出传统螺栓强度分析理论只对螺栓组连接受轴向载荷或受倾覆力矩的情况进行简单分析，存在一定的局限性[1]。

针对传统螺栓连接理论分析的局限性，德国工程师协会标准VDI 2230-1-2003中的螺栓连接理论考虑了同心加载和偏心加载的工况，并分析了螺栓连接强度[2]。

朱少辉基于风电机组整机性能匹配和提升总体净收益，介绍了半刚性塔筒设计的一般流程[3]。

陈真、杜静、何玉林等以某2.5 MW水平轴风力发电机组塔筒连接处高强度螺栓为分析对象，按照德国工程师协会标准VDI 2230-1-2003中的高强度螺栓连接理论计算方法，对法兰连接处的高强度螺栓进行了强度评估[4]。

风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度分析

风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度分析
李志龙
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2024()10
【摘要】本文主要目的即针对风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度进行简单
分析。

本文首先从塔筒法兰高强度螺栓疲劳的基本概述入手,具体从结构参数、截
面力学计算来进一步确定风力发电机塔筒最危险截面,接下来从各项参数、预紧力、数目、法兰厚度对塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度进行分析,旨在确保风力发电机稳
定运行,以免出现意外。

【总页数】3页(P90-92)
【作者】李志龙
【作者单位】国家能源集团西藏电力有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM315
【相关文献】
1.基于损伤力学的风力机塔筒法兰联接螺栓疲劳寿命分析
2.风力发电机组塔筒法兰连接处螺栓强度分析——采用Peterson方法
3.风力发电机组钢塔筒M64螺栓连接法兰受拉承载性能试验研究
4.风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度分析
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倒塔事故频发!是时候关心一下风电塔筒的结构和强度了

倒塔事故频发！是时候关心一下风电塔筒的结构和强度了一、风电燃气轮机塔筒结构分析将圆台沿横向焊接成塔筒。

塔筒其内设有爬梯和平台，有些塔筒设有楼梯，便于工人维修塔顶机组。

塔身是封闭结构，能够保证维修工人的生命安全，也能够更好地避免缆线老化或破坏，延长使用寿命。

圆筒式塔筒外形美观，得到了广泛应用。

由于塔筒受载比较复杂，而且是组合部件，因此在进行结构不利因素分析时需要考虑的因素比较多。

1.由于自然风变动的风速和风向不断变化，风的状态也可能发生湍流等状态的变化，下用因此塔筒在风载作用下让的静强度、疲劳强度办到和稳定性需要满足要求;2.复归风脱离塔筒时状态也不会发生变化，由此产生的附加载荷引起塔筒发生振动或变形，此时塔筒的刚度之时和强度也需要满足要求;3.风电机组运行时风轮的转动激励塔筒振动，那么塔筒的固有频率须避开激励频率以防止因发生共振而破坏。

塔筒的结构尺寸非常非常大，不适于用实验的方法进行非常适合结构分析。

随着有限元方法的软件系统日益成熟及普遍应用，塔筒的天体力学结构分析多采用有限元法，在一些进行规范标准中，对塔筒的细节分析也有理论计算的相关规定，无论用哪种方法，基本的分析内容主要模态包括模态分析、静强度分析、疲劳分析、稳定性分析、横振分析及故事情节分析。

二、塔筒静强度分析静强度分析考察塔筒承受极限载荷的能力，是对结构强度最基础的验证，在工程设计中往往以静强度分析结果为参考对塔筒整体尺寸进行改型设计。

塔筒几何模型，模型省略了一些附属结构，比如爬梯、平台、通风口等。

这些结构的省略并不会影响分析结果的准确性，并且可以减少建模时间，提高工作效率。

某兆瓦级风电机组塔筒(圆筒形式)几何模型如下表所示图所示。

图1塔筒几何模型用八节点六面体单元建立塔筒网格，模型中简化了连接法兰。

塔筒门段的门框和拱形是焊接结构，在有限元模型中对焊缝做等强度处理，并对该处的网格进行适当简化。

由于实体单元的节点只有三个平动自由度，没有转动自由度，因此实体单元建立的塔筒模型不能传递极限载荷中的弯矩，也不能表达因受有载而产生的弯曲变形。

电站风机塔筒法兰高强螺栓紧固施工质量问题分析与控制探讨

电站风机塔筒法兰高强螺栓紧固施工质量问题分析与控制探讨发布时间：2022-09-07T07:51:28.514Z 来源：《工程建设标准化》2022年37卷9期作者：王海峰[导读] 风电产业已被国家列为战略性新兴产业之一，风电场的建设快速发展，如何做好风电场建设的建造质量王海峰身份证号：37070519920408****摘要：风电产业已被国家列为战略性新兴产业之一，风电场的建设快速发展，如何做好风电场建设的建造质量，保证风电机组安全稳定运行，是业主的高度关注的焦点；大型风机钢塔高强螺栓紧固质量是风机钢塔筒安装的关键工序，本文通过对高强螺栓紧固质量问题的统计分析探讨，提出了有效的现场施工控制措施，取得了满意的效果。

关键词：大型风机钢塔高强螺栓紧固质量控制引言风电产业是可循环新能源产业，我国已将风电产业列为国家战略性新兴产业之一，风电场建设实现了快速发展，控制好风电设备的安装质量，保证风电机组运行的稳定性，备受行业的高度关注。

大型风机钢塔高度早已超过百米，由几段组成，每段钢塔筒法兰连接均使用高强螺栓连接副连接，如何控制好紧固强螺栓的紧固质量是风机钢塔筒安装的关键工序。

本文通过以某一风电项目风机塔筒安装为例，对电站风机塔筒法兰高强螺栓紧固质量问题进行统计分析探讨，提出了控制措施，以此为同行提供有价值的借鉴。

1 概述某风电场装机多台2000kW的风力发电机组，规划装机规模为100MW。

风机塔高140米，各钢塔筒法兰连接面都使用高强螺栓连接副（以下简称：高强螺栓）来连接紧固，每台风机有1108套高强螺栓，所用高强螺栓连接均采用扭矩紧固法，提高高强螺栓的施工质量是工程关注的重点。

2 风机塔筒高强螺栓施工质量问题的现状统计与分析2.1 高强螺栓施工质量问题的现状在工程施工过程中，我们对施工已完成的部分风机塔筒的高强螺栓进行汇总统计发现高强螺栓的一次验收合格率仅为93.40%。

具体见下表1：表1：高强螺栓质量问题项目统计表项目数量百分比质量合格972993.40%欠拧583 5.60%超拧470.45%漏拧360.35%螺栓污染90.09%垫圈放置错误70.07%其他50.05%2.2 高强螺栓施工质量问题的现状分析从上述表1、表2分析得知，现场施工中存在的质量问题中在项目统计，欠拧质量问题占比5.60%，发生的频次占84.86%，说明主要集中在欠拧环节，现场力矩紧固不到位所致，次之为漏紧环节，针对主要问题进行现场施工原因分析。