表2:3#葉片在不同工況下螺栓受力及應力幅值
由表2可以看出,在1#-10#螺栓所處位置受到的工作載荷引起的應力幅值較大。其中,4#和6#螺栓的應力幅值達到了20Mpa左右,是引起疲勞斷裂的主要原因。
表3:螺栓預緊力統計
表3為在現場用扭矩倍增器緊固螺栓后的預緊力統計。
4.測試結論及建議
4.1結論
通過上述測試和數據分析可以得出以下結論:
1)變槳軸承與輪毅連接螺栓的受力主要受到葉片自重和風載荷的影響,當站在上風向面向風機,葉片處于三點鐘位置時,葉根處受力最大。對于螺栓所受工作載荷來說,應力幅值最大區域位于1#-10#螺栓位置,且應力幅值超過20Mpa。
2)通過對5只葉片批次測量到的安裝預緊力最終值,說明扭矩倍增器離散性很大,標準偏差和平均值的比值在8%-12%。在按照標準力矩值施工時,最大預緊力甚至達到了570KN,最小力矩值只有360KN。
造成現場使用扭矩倍增器緊固螺栓造成結果離散性很大的一個原因是操作原因。由于葉根部位空間狹窄,且葉輪鎖定角度一般為Y字型,扭矩倍增器安放時始終處于傾斜狀態,現場更換螺栓的工程師操作的動作的差別,都會導致結果的不一致。這一點,在現場測試時也得到驗證。
圖 11
4.2建議
根據以上數據和結論,給出以下建議:
1)現場更換螺栓時,嚴格按照螺栓更換工藝,盡量使用精度高的力矩工具,并且將葉輪鎖定在倒Y字型,需要更換螺栓的葉片處于垂直向上位置;
2)針對運行數據中應力幅較高的區域,建議增加螺栓墊片厚度,如圖11所示。使用增長的螺栓和加厚的墊片,可以有效的降低其疲勞載荷。