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。
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】风电机组叶片螺栓断裂是一个常见问题，可能会导致严重的安全事故和机组损坏。
本文通过对风电机组叶片螺栓断裂原因的分析，提出了相应的处理方法和预防措施。
常见断裂原因包括材料问题、螺栓疲劳、装配质量等因素。
针对这些问题，我们可以采取合适的处理方法，如定期检查、更换螺栓等。
叶片螺栓的选择也非常重要，需要考虑材料的强度和耐腐蚀性。
我们也提出了一些建议，包括加强技术改进以提高叶片螺栓的可靠性。
通过本文的研究和探讨，可以有效预防叶片螺栓断裂问题的发生，提高风电机组的安全性和可靠性。
【关键词】风电机组、叶片螺栓、断裂原因、处理方法、材料选择、预防措施、技术改进建议、总结、展望、建议。
1. 引言1.1 背景介绍风力发电是一种清洁能源，被广泛应用于全球各地。
风电机组是风力发电系统的核心组成部分，而叶片作为风电机组的重要部件之一，在受到风力作用时扮演着传动风能的关键角色。
叶片与主轴之间连接的螺栓承担着叶片受力的重要任务，因此螺栓的质量和可靠性对整个风电机组的安全运行至关重要。
在风电机组运行中，叶片螺栓断裂是一个常见的故障现象，可能会导致机组停机甚至引发事故。
深入研究叶片螺栓断裂的原因及处理方法对于保障风电机组的安全稳定运行具有重要意义。
通过分析叶片螺栓断裂的常见原因，制定有效的处理方法，选择合适的材料，并采取科学的预防措施，可以有效降低螺栓断裂的风险，提高风电机组的可靠性和安全性。
本研究将对风电机组叶片螺栓断裂进行深入分析，探讨解决方法并提出相关建议，旨在为风力发电领域的技术发展提供有益参考。
1.2 研究目的研究目的是为了深入分析风电机组中叶片螺栓断裂的原因，总结常见的断裂情况，探讨有效的处理方法。
通过对螺栓断裂的材料选择进行研究，提出合理的预防措施和技术改进建议，降低叶片螺栓断裂的风险，保障风电机组的安全运行。
本研究旨在为风电行业提供新的理论支撑和技术指导，有助于提升风电机组的可靠性和运行效率，推动风能产业的可持续发展。
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】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。
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）。
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 position2 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]。
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叶片螺栓断裂是指在风电机组运行过程中，叶片上的螺栓发生断裂现象。
螺栓断裂会直接影响风电机组的安全运行，因此对于风电机组叶片螺栓断裂的原因进行分析，并采取相应的处理措施是非常重要的。
1. 螺栓材质不符合要求：螺栓是连接叶片和风机轴的重要元件，其材质需要具备足够的强度和韧性。
如果螺栓材质不符合要求，容易导致螺栓断裂。
2. 螺栓安装不当：螺栓安装时，如果紧固力不均匀或者过紧、过松，都会增加螺栓的应力，导致断裂。
安装过程中如果使用了不合适的工具或者应力不均匀，也会导致螺栓断裂。
3. 振动和冲击加载：风电机组在运行过程中会受到各种振动和冲击加载。
如果螺栓长期受到振动和冲击，容易导致螺栓疲劳断裂。
4. 缺乏维护和检修：风电机组叶片螺栓需要定期进行维护和检修，包括检查螺栓结合部是否有裂纹、松动等情况，及时进行紧固和更换工作。
如果缺乏维护和检修，螺栓断裂的风险将大大增加。
1. 选择合适的螺栓材质：根据风电机组叶片的特点和工作环境，选择具有足够强度和韧性的螺栓材质，确保螺栓能够承受叶片的负荷。
2. 安装过程中严格控制紧固力：安装螺栓时，需要确保紧固力均匀，并根据叶片的要求进行适当的紧固力控制。
安装过程中使用合适的工具和方法，避免应力不均匀的情况。
3. 减少振动和冲击加载：通过调整风电机组的运行参数，减少机组受到的振动和冲击加载，降低螺栓断裂的风险。
可以采用降低转速、调整桨叶角度等方法。
风电机组叶片螺栓断裂的原因多种多样，需要综合考虑各种因素，并采取相应的处理措施。
通过选择合适的螺栓材质、严格控制安装过程、减少振动和冲击加载以及做好维护和检修工作，可以有效地预防和减少风电机组叶片螺栓断裂的风险，保障风电机组的安全运行。
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作为清洁能源发电的重要设备，其安全运行对整个电力系统的稳定运行具有重要意义。
在风电机组中，叶片是风力转换成机械能的关键部件，而叶片螺栓连接是叶片与主轴之间的关键连接，直接关系到风电机组的安全性和可靠性。
在风电机组的运行中，叶片螺栓断裂问题时有发生，给风电机组的安全运行带来严重隐患。
对叶片螺栓断裂原因的分析及处理显得十分必要。
一、叶片螺栓断裂原因分析1.设计问题风电机组的叶片螺栓是根据叶片的设计荷载和造型特征而确定的，若设计参数不合理，可能导致叶片螺栓承受超过其设计荷载而断裂。
设计问题主要表现在叶片结构及连接部分的设计不当，如螺栓直径、螺纹设计、叶片连接结构等。
2.制造质量叶片螺栓的制造质量关系到其机械性能和连接性能，如果材料质量不达标或者制造工艺存在问题，就会造成叶片螺栓在实际运行中出现断裂的情况。
制造质量问题主要表现在螺栓材料的选择和热处理工艺、表面处理等方面。
3.安装质量叶片螺栓安装时如果存在安装不当、紧固力不足、螺栓预紧力失效等情况，都可能导致叶片螺栓的断裂。
安装质量问题主要表现在叶片螺栓的紧固力和预紧力的调控、安装工艺及工装的选用等方面。
4.材料老化叶片螺栓在长期运行中，可能由于材料本身的老化导致机械性能下降，从而出现断裂问题。
影响材料老化的因素有很多，包括外部环境的影响、应力腐蚀因素、疲劳裂纹等。
5.运行条件风电场作为开放式风区，受到气候条件和外部环境的影响较大，如风速、温度、湿度、盐雾等，都可能对叶片螺栓造成影响，从而导致断裂。
风电场的易燃易爆、震动等特殊工况也会对叶片螺栓的断裂产生影响。
上述几个方面是导致叶片螺栓断裂的主要原因，对于这些原因，需要风电机组制造企业、风电场运维企业和相关专业机构合作，采取有效的措施加以解决。
二、叶片螺栓断裂处理措施1.提高设计质量风电机组叶片的设计是决定叶片螺栓断裂的关键因素，因此需要制造企业在研发和设计阶段加强技术力量投入，引进国际先进技术和规范，加强工程设计规范的制定，提高设计质量和合理性。
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的安装工艺应当具备相应的规范和标准，安装工具和设备也要符合要求。
工人要严格按照安装程序进行操作，确保螺栓安装质量。
4. 定期检查维护风电机组叶片螺栓的定期检查和维护显得尤为重要，一般建议每年对螺栓进行一次全面检查，并根据检查结果及时更换受损的螺栓，以延长螺栓的使用寿命。
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叶片螺栓断裂是指叶片上的连接螺栓在风力发电过程中发生断裂或脱落的现象。
这种情况可能导致叶片失去平衡，影响风力发电机组的正常运行。
以下是对风电机组叶片螺栓断裂原因进行分析以及相应的处理措施。
1. 螺栓材质选择不当或质量问题：螺栓材质应根据叶片的负荷及运转环境进行合理选择，确保螺栓具有足够的强度和耐蚀性。
在购买螺栓时，应选择信誉好的供应商，并测试其质量。
解决方法：更换高强度、耐蚀性好的螺栓，并采用瑞士伯恩公司的三维扭矩磁力测试仪对螺栓进行全过程在线监测，以及定期进行材质分析。
2. 过度紧固力或不足的预紧力：螺栓过度紧固力会导致螺栓应力集中，降低其疲劳寿命；而不足的预紧力则会导致松动、振动和疲劳断裂。
解决方法：根据设备厂家的规范，合理控制螺栓的紧固力，确保预紧力在适当范围内，并采用紧固力监控装置对螺栓进行实时监测。
3. 振动和冲击加载：风力发电机组在运行过程中，受到风力和机械运动的作用，容易产生振动和冲击加载，加剧螺栓的疲劳破坏。
解决方法：通过增加抗震结构、降低旋转速度和改善叶片设计等措施来减小振动和冲击加载的影响。
4. 腐蚀和环境因素：复杂的运行环境可能会导致腐蚀和氧化，使螺栓的强度和耐久性降低。
解决方法：加强设备的防腐措施和定期检查维护，确保螺栓表面的保护层完整，及时处理受损螺栓。
5. 装配和安装不当：螺栓的装配和安装工艺不当，如过度拧紧或不均匀拧紧等，会导致螺栓产生应力集中和疲劳断裂。
解决方法：合理控制螺栓的拧紧力矩和顺序，确保装配和安装的质量。
风电机组叶片螺栓断裂可能由多种因素导致，包括螺栓质量、预紧力、振动冲击、腐蚀等。
要解决这个问题，需要选择合适的螺栓材质，控制紧固力，减小振动冲击，加强防腐措施，确保正确的装配和安装。
只有综合考虑和控制这些因素，才能有效预防和处理风电机组叶片螺栓断裂问题，保证风力发电机组的正常运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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)．。