表2:3#叶片在不同工况下螺栓受力及应力幅值

由表2可以看出,在1#-10#螺栓所处位置受到的工作载荷引起的应力幅值较大。其中,4#和6#螺栓的应力幅值达到了20Mpa左右,是引起疲劳断裂的主要原因。
表3:螺栓预紧力统计

表3为在现场用扭矩倍增器紧固螺栓后的预紧力统计。
4.测试结论及建议
4.1结论
通过上述测试和数据分析可以得出以下结论:
1)变桨轴承与轮毅连接螺栓的受力主要受到叶片自重和风载荷的影响,当站在上风向面向风机,叶片处于三点钟位置时,叶根处受力最大。对于螺栓所受工作载荷来说,应力幅值最大区域位于1#-10#螺栓位置,且应力幅值超过20Mpa。
2)通过对5只叶片批次测量到的安装预紧力最终值,说明扭矩倍增器离散性很大,标准偏差和平均值的比值在8%-12%。在按照标准力矩值施工时,最大预紧力甚至达到了570KN,最小力矩值只有360KN。
造成现场使用扭矩倍增器紧固螺栓造成结果离散性很大的一个原因是操作原因。由于叶根部位空间狭窄,且叶轮锁定角度一般为Y字型,扭矩倍增器安放时始终处于倾斜状态,现场更换螺栓的工程师操作的动作的差别,都会导致结果的不一致。这一点,在现场测试时也得到验证。

图 11
4.2建议
根据以上数据和结论,给出以下建议:
1)现场更换螺栓时,严格按照螺栓更换工艺,尽量使用精度高的力矩工具,并且将叶轮锁定在倒Y字型,需要更换螺栓的叶片处于垂直向上位置;
2)针对运行数据中应力幅较高的区域,建议增加螺栓垫片厚度,如图11所示。使用增长的螺栓和加厚的垫片,可以有效的降低其疲劳载荷。