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

(许昌许继风电科技有限公司，河南 许昌 461000)

0 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]。为了保证风电机组设备的可靠性，需要对风机中各部件的强度等性能进行分析。

塔筒作为风力发电机的一个重要的组成部分，它的结构稳定性直接影响着风力发电机的运行安全[2]。塔筒各段之间通过法兰进行连接，风力发电机组运行时，作用于叶轮和机舱的载荷通过主机架传递到塔筒上，同时由于风速和风向的不稳定性，塔筒法兰还要承受动态载荷，在长期载荷作用下，塔筒法兰极易遭到破坏，如果连接法兰出现问题，不仅会对风力发电的性能造成影响，甚至会引发安全事故，因此为了保证风力发电机组的正常运行，需要对风机塔筒法兰的极限及疲劳强度进行校核[3]。塔筒法兰的破坏方式主要为极限载荷工况下的局部塑性变形或破坏以及随机载荷作用下的疲劳断裂[4]。

风机塔筒法兰强度计算时最常用的是有限元分析法，晁贯良[5]采用ANSYS软件建立了塔顶法兰连接系统的有限元模型，利用子模型分析技术及工况叠加计算方法对塔顶法兰进行了极限强度校核，但计算模型中忽略了塔顶连接螺栓对法兰极限强度的影响；杜静[6]利用MSC.Marc/Mentat软件建立了风力机法兰有限元分析模型，运用雨流计数法与Palmgren-Miner线性累积损伤理论相结合的疲劳计算方法，对塔顶法兰疲劳强度进行了研究，但未考虑不同方向上的剪应力对塔筒法兰疲劳损伤产生的影响。……