风力发电机塔筒连接系强度分析与试验研究

发布时间：2017-10-03 22:30

  本文关键词：风力发电机塔筒连接系强度分析与试验研究

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【摘要】：风能是一种安全、清洁、可再生的绿色能源,风能的利用不会产生污染环境、破坏生态的问题,对于经济的可持续发展具有重要的意义。在政策的大力扶持下,我国在风力发电方面已经取得很大的进展。风能不管是总的装机容量还是新增的装机容量,在世界各国都保持着很快的增长。随着风电行业的迅速发展,近年来,风电行业发生了许多起风电塔筒倒塌的事故。经事后鉴定分析,造成倒塔原因除了强风造成载荷过大,大多还伴随着塔筒法兰连接螺栓强度不足、以及安装施工过程中高强螺栓紧固不当的问题等。本文对风力发电机塔筒法兰连接系进行了强度分析及现场实测研究。主要内容包括:(1)介绍了风电塔筒法兰螺栓紧固及控制预紧力方法,通用的高强螺栓预紧方法:转角拧紧法、扭矩预紧法、液压张拉预紧法,分析各方法的优缺点,从而为风机塔筒实际安装施工选取合适的安装方法。(2)介绍超声波螺栓应力测试技术的基本理论,根据声弹性理论知识,推导出螺栓轴向应力与其自身伸长量的关系公式。声弹性理论技术提供了一种检测螺栓轴向紧固力的方法。(3)对新疆某风电场1.5MW风机塔筒受力进行理论分析计算,分析风机各工况下实际受力情况,对螺栓强度进行安全校核。(4)对风机塔筒法兰高强螺栓预紧力进行现场测试。介绍了Bolt MikeⅢ超声波螺栓应力测试仪的使用方法及相关参数的选取与确定,通过对现场实际检测的数据分析,该数据能较好的反映风机塔筒法兰螺栓实际受载情况,对风机的安装具有很好的指导作用。(5)建立风机塔筒法兰螺栓连接系的有限元模型,对法兰螺栓在暴风工况下的受力情况进行有限元分析,并对理论计算、现场实测及有限元分析结果进行对比分析。最后,对本项目研究的的内容及成果进行总结,展望了有待进一步深入研究的问题。为风机塔筒的法兰连接的设计、安装及风机运行提供参考。
【关键词】：风机塔筒 法兰螺栓 预紧力 超声波应力测试
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 概述9-10
• 1.2 国内外风电发展现状10-12
• 1.2.1 国外风电发展概况10-11
• 1.2.2 国内风电发展概况11-12
• 1.3 风电塔筒的类型12-15
• 1.4 国内外相关研究现状及发展15-16
• 1.5 本课题研究的意义16-17
• 1.6 课题研究的主要内容17-18
• 2 风电塔筒法兰螺栓紧固及控制预紧力方法分析18-22
• 2.1 转角法拧紧18-19
• 2.2 扭矩紧固法19-20
• 2.3 伸长量法20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 超声波检测螺栓轴向预紧力理论分析22-26
• 3.1 声弹性理论简介22-23
• 3.2 螺栓伸长量及轴向应力的计算23-25
• 3.3 本章小结25-26
• 4 风力发电机塔筒受力理论分析计算26-43
• 4.1 风力发电机概况26-27
• 4.2 塔筒载荷计算27-42
• 4.2.1 塔身风荷载计算28-32
• 4.2.2 其他荷载计算32
• 4.2.3 风机各工况下法兰螺栓校核32-42
• 4.3 风机塔筒反向平衡法兰42
• 4.4 本章小结42-43
• 5 风机塔筒法兰高强螺栓预紧力现场测试43-53
• 5.1 风电塔筒法兰高强螺栓紧固43-44
• 5.1.1 高强螺栓液压张拉器43
• 5.1.2 塔筒法兰高强螺栓预紧43-44
• 5.2 风机塔筒高强螺栓预紧力现场测试44-47
• 5.2.1 螺栓应力测试仪简介44
• 5.2.2 螺栓相关参数的确定44-46
• 5.2.3 检测探头的选取与使用46
• 5.2.4 螺栓端面的修正与耦合46-47
• 5.3 超声波螺栓应力测试仪检测准确性试验分析47-50
• 5.4 螺栓轴向预紧力检测50-52
• 5.5 本章小结52-53
• 6 风机塔筒有限元分析53-58
• 6.1 有限元分析的意义及目的53
• 6.2 有限元模型的建立53-55
• 6.2.1 模型简化53-54
• 6.2.2 单元的选取与网格划分54
• 6.2.3 材料性能确定54
• 6.2.4 接触设置与载荷施加54-55
• 6.3 载荷施加55-56
• 6.4 位移结果分析56
• 6.5 应力结果分析56-57
• 6.5.1 有限元计算应力结果56-57
• 6.5.2 应力结果对比分析57
• 6.6 本章小结57-58
• 7 结论58-59
• 参考文献59-61
• 附录 部分风机抽检螺栓预紧力数值61-65
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果65-66
• 致谢66

【参考文献】

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本文编号：967118