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目前,国内所有的风力发电机塔筒连接都是采用厚型法兰。这种法兰要求整体锻造成型,且目前主要依靠进口。随着风力发电机组大型化趋势的不断发展,塔筒的直径也越来越大,这就要求塔筒间连接的法兰厚度越来越厚,使原材料、成本及机加工成本越来越高,这一问题对风电行业的发展造成的影响和阻碍日益突显。本文提出了一种风力发电机的新型塔筒连接形式--反向平衡法兰连接,旨在人幅度降低法兰的制造成本,增强我国大型风电塔筒的自主研发能力,为我国更大容量风电机组产业化工作奠定基础。
本文首先介绍了反向平衡法兰的提出所经历的研究思路,得出反向平衡法兰与原来所采用厚型法兰相比所具有的显著的特点和优点,通过简化力学模型,分析了反向平衡法兰的受力特点。
随后本文以调兵山风力发电场第65、66号750kW风机新型结构塔筒主体结构上反向平衡法兰为试验对象,对反向平衡法兰及其连接塔筒的两个缩尺模型(GJ1和GJ2)均进行静力加载试验,并对其中一个缩尺模型(GJ1)进行了疲劳加载试验。静力加载试验的结果说明反向平衡法兰完全满足设计荷载下强度与刚度的要求,且具有很高的安全储备;而疲劳加载试验结果也验证了反向平衡法兰具有良好的抗疲劳性能,完全满足疲劳要求。