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一起风电机组倒塔变乱原因分析

来源:广州启灏机电工程有限公司发布时间:2022-10-25 10:59阅读:原标题:一起风电机组倒塔变乱原因分析

摘要:近年来,我国风力发电发展迅速,随着大量风电机组 的投入运行,因风电机组高强螺栓断裂导致的事故时有发 生,本文通过一起风电机组倒塔事故,利用力学性能试验、 金相组织分析、扫描电镜分析等试验手段,分析高强螺栓 在运行中失效的原因,并提出了避免发生此类事故的建议。

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作者:赵海1,胡冰2 (1华电电力科学研究院有限公司;2北方重工集团输送设备分公司 )

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来源:《风能》2018年3月

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试验与分析

图1 为某风力发电场风电机组倒塔事故的现场照片,倒塔是由风电机组基础与塔架连接螺栓断裂造成的,试验用的4 根高强螺栓为本次事故中的断裂螺栓,螺栓设计材质为42CrMoA,规格M36,将这4 根螺栓分别编号为1# - 4#。试验项目包括:宏观形貌检查、光谱成分分析、金相及夹杂物检验、断口SEM 分析及力学性能试验。

一、宏观形貌检查

图2 为4 根断裂螺栓的断口宏观形貌照片,可见4 根螺栓全部在螺纹部位断裂。1# 样品断口表面可见由螺纹根部向螺栓内部扩展的疲劳辉纹,具有明显的疲劳断裂特征;2# - 4# 样品断口的宏观形貌相似,均为在大的剪切应力作用下发生的瞬时断裂断口特征。由于风电机组特殊的工作环境,特别是在倒塔事故发生时正值阴雨天气,断口表面氧化比较严重。

图1 风电机组倒塔现场照片

1#样品

2#样品

3#样品

4#样品

二、光谱成分分析

采用德国Spectrolab-M11 型直读光谱仪对4 根断裂螺栓进行化学成分分析,其结果如表1 所示。螺栓设计材质为42CrMoA,根据试验结果,除Mn 含量略高于GB/T3077 - 2015《合金结构钢》要求的成分上限外,主要合金元素Cr、Mo 含量与设计材质相符,S、P 含量不超标。

三、金相及夹杂物检验

采用Olympas GX71 金相显微镜对试样进行夹杂物测定及金相显微组织分析,由图3a 可见,1# 样品中存在少量夹杂物,其尺寸不超过20μm,参照GB/T10561 - 2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》,夹杂物评级为C 类0.5 级。

螺栓基体金相组织为回火马氏体(图3b),在螺纹处存在由螺纹根部向螺栓内部扩展的微裂纹(图3c)。图4 为2# - 4# 样品母材基体内夹杂物形态照片,可见3 个样品中均存在少量尺寸不超过5μm 的夹杂物,参照GB/T10561 - 2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》,夹杂物评级为D 类0.5 级。

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