关媛媛　刘大江　邢艳

摘 要 文章探讨L型法兰盘在风力发电机上的应用。采用三维软件，对塔筒常规平型法兰盘和L型法兰盘的结构进行受力分析，对比分析数据，分析L型法兰盘的结构特点。结果表明，在基础条件相同的情况下，用L型法兰连接时，避免了法兰盘在与塔体焊接时产生的焊接残余热应力在连接部位造成的应力集中而导致塔筒失效。因此采用三维软件对两种法兰结构进行受力分析是可行的，提出的意见可用于指导工程实践。

关键词 塔筒；平型法兰盘；L型法兰盘；失效

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0077-02

风力发电是新能源开发中技术最成熟、最具规模化商业开发前景的发电方式，风力发电将在未来能源的结构中占有越来越重要的地位。风力发电机是一种将风能转换成电能的设备，随着科学的进步和实践经验的不断增加，各科研院所和企业对风力发电机的结构进行了一系列的研究和改进，由此风力发电机各组成部件在结构和功能上都发生了很大变化，优化结构，改进功能，从而提高了风力发电机的发电功能和安全运行。

塔筒是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。风力发电机塔筒主要用来支撑叶片和机舱，不仅要有一定的高度，更应该有足够的强度和刚度，是重要的承载部件，其设计水平直接影响风力发电机的工作性能和可靠性。塔筒高度从45米-100米不等，由于运输方面的种种限制决定了塔筒分节连接，现今风力发电机塔筒的节与节之间连接方式是通过螺栓将焊接在塔筒每节端部的法兰盘连接在一起，现有的塔筒连接法兰盘通用平型法兰盘，如图1所示，这种形式的法兰盘在焊接工艺上需要在法兰盘与筒体上开平破口，并且由于法兰盘在与筒体焊接时，存在焊接残余热应力，会在连接部位造成应力集中从而导致塔筒失效，甚至发生断裂，产生非常严重的后果。

为了解决上述技术问题，设计了一种L型法兰盘，目的是使其焊接过程中产生的焊接残余热应力降低到最低、焊接工业可实施性强、可提高风力发电机组塔筒的安全性。

图1 平型法兰盘

1 L型法兰盘结构特点

L型法兰盘结构，见图2。L型法兰盘的拐角处设有倒角，L型法兰盘与每一段塔筒的端部焊接连接，两端塔筒的L型法兰盘通过螺栓连接在一起。

图2 L型法兰盘

2 对比两种连接方式的受力分析结果（见图3-图6）

图3 L型法兰最大应力图

图4 平型法兰最大应力图

图5 L型法兰最大变形图

图6 平型法兰最大变形图

结果比较：L型法兰连接形式：最大应力值34.111 Mpa；最大变形量0.1316 mm。

平型法兰连接形式：最大应力值37.516 Mpa；最大变形量0.1489 mm。

3 结论

比较两种结构和分析结果，可以得出以下结论。

1）两种结构在约束条件相同，受力相同的情况下，最大应力和最大变形量近似相等，说明法兰盘由常规的平型结构换成L型法兰结构不影响整个塔筒的受力情况。

2）采用常规平型法兰盘连接时，法兰盘与筒体的焊缝形式为搭接，焊接坡口为“V”型，焊接工艺的可实施性较差，而且由于焊缝在法兰盘与筒体的夹角处，容易形成应力集中，在塔筒工作过程中收到交变载荷与剪应力的作用下，及其容易发生断裂。

3）采用L型法兰连接时，法兰盘与筒体的焊缝形式为对接，焊接坡口为双“V”型，焊接工艺的可实时性强，同时由于焊缝在筒体上，避免了法兰盘在与塔体焊接时，产生的焊接残余热应力在连接部位造成的应力集中而导致塔筒失效。

4）有倒角的L型法兰盘可以避免在弯角处产生应力集中的现想，避免了塔筒由于在法兰夹角上存在应力集中而导致的失效。

5）由于在设计L型法兰时，法兰的平面度及平型度做出规定，使塔筒的安装变的容易，减少了人力物力，提高了风力发电机塔筒的安全性。

参考文献

[1]袁玉琪，杨校生.风 风能 风力发电[J].太阳能.2002（2）.

[2]钟方国，赵鸿汉.风力发电发展现状及复合材料在风力发电上的应用[J].纤维复合材料，2006（9）.

[3]Tony Burton.风能技术[M].北京：科学出版社，2007.

[4]姜香梅.有限单元法在风力发电机组开发中的应用研究[J].新疆农业大学，2002（5）.endprint

摘 要 文章探讨L型法兰盘在风力发电机上的应用。采用三维软件，对塔筒常规平型法兰盘和L型法兰盘的结构进行受力分析，对比分析数据，分析L型法兰盘的结构特点。结果表明，在基础条件相同的情况下，用L型法兰连接时，避免了法兰盘在与塔体焊接时产生的焊接残余热应力在连接部位造成的应力集中而导致塔筒失效。因此采用三维软件对两种法兰结构进行受力分析是可行的，提出的意见可用于指导工程实践。

关键词 塔筒；平型法兰盘；L型法兰盘；失效

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0077-02

风力发电是新能源开发中技术最成熟、最具规模化商业开发前景的发电方式，风力发电将在未来能源的结构中占有越来越重要的地位。风力发电机是一种将风能转换成电能的设备，随着科学的进步和实践经验的不断增加，各科研院所和企业对风力发电机的结构进行了一系列的研究和改进，由此风力发电机各组成部件在结构和功能上都发生了很大变化，优化结构，改进功能，从而提高了风力发电机的发电功能和安全运行。

塔筒是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。风力发电机塔筒主要用来支撑叶片和机舱，不仅要有一定的高度，更应该有足够的强度和刚度，是重要的承载部件，其设计水平直接影响风力发电机的工作性能和可靠性。塔筒高度从45米-100米不等，由于运输方面的种种限制决定了塔筒分节连接，现今风力发电机塔筒的节与节之间连接方式是通过螺栓将焊接在塔筒每节端部的法兰盘连接在一起，现有的塔筒连接法兰盘通用平型法兰盘，如图1所示，这种形式的法兰盘在焊接工艺上需要在法兰盘与筒体上开平破口，并且由于法兰盘在与筒体焊接时，存在焊接残余热应力，会在连接部位造成应力集中从而导致塔筒失效，甚至发生断裂，产生非常严重的后果。

为了解决上述技术问题，设计了一种L型法兰盘，目的是使其焊接过程中产生的焊接残余热应力降低到最低、焊接工业可实施性强、可提高风力发电机组塔筒的安全性。

图1 平型法兰盘

1 L型法兰盘结构特点

L型法兰盘结构，见图2。L型法兰盘的拐角处设有倒角，L型法兰盘与每一段塔筒的端部焊接连接，两端塔筒的L型法兰盘通过螺栓连接在一起。

图2 L型法兰盘

2 对比两种连接方式的受力分析结果（见图3-图6）

图3 L型法兰最大应力图

图4 平型法兰最大应力图

图5 L型法兰最大变形图

图6 平型法兰最大变形图

结果比较：L型法兰连接形式：最大应力值34.111 Mpa；最大变形量0.1316 mm。

平型法兰连接形式：最大应力值37.516 Mpa；最大变形量0.1489 mm。

3 结论

比较两种结构和分析结果，可以得出以下结论。

1）两种结构在约束条件相同，受力相同的情况下，最大应力和最大变形量近似相等，说明法兰盘由常规的平型结构换成L型法兰结构不影响整个塔筒的受力情况。

2）采用常规平型法兰盘连接时，法兰盘与筒体的焊缝形式为搭接，焊接坡口为“V”型，焊接工艺的可实施性较差，而且由于焊缝在法兰盘与筒体的夹角处，容易形成应力集中，在塔筒工作过程中收到交变载荷与剪应力的作用下，及其容易发生断裂。

3）采用L型法兰连接时，法兰盘与筒体的焊缝形式为对接，焊接坡口为双“V”型，焊接工艺的可实时性强，同时由于焊缝在筒体上，避免了法兰盘在与塔体焊接时，产生的焊接残余热应力在连接部位造成的应力集中而导致塔筒失效。

4）有倒角的L型法兰盘可以避免在弯角处产生应力集中的现想，避免了塔筒由于在法兰夹角上存在应力集中而导致的失效。

5）由于在设计L型法兰时，法兰的平面度及平型度做出规定，使塔筒的安装变的容易，减少了人力物力，提高了风力发电机塔筒的安全性。

参考文献

[1]袁玉琪，杨校生.风 风能 风力发电[J].太阳能.2002（2）.

[2]钟方国，赵鸿汉.风力发电发展现状及复合材料在风力发电上的应用[J].纤维复合材料，2006（9）.

[3]Tony Burton.风能技术[M].北京：科学出版社，2007.

[4]姜香梅.有限单元法在风力发电机组开发中的应用研究[J].新疆农业大学，2002（5）.endprint

摘 要 文章探讨L型法兰盘在风力发电机上的应用。采用三维软件，对塔筒常规平型法兰盘和L型法兰盘的结构进行受力分析，对比分析数据，分析L型法兰盘的结构特点。结果表明，在基础条件相同的情况下，用L型法兰连接时，避免了法兰盘在与塔体焊接时产生的焊接残余热应力在连接部位造成的应力集中而导致塔筒失效。因此采用三维软件对两种法兰结构进行受力分析是可行的，提出的意见可用于指导工程实践。

关键词 塔筒；平型法兰盘；L型法兰盘；失效

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0077-02

风力发电是新能源开发中技术最成熟、最具规模化商业开发前景的发电方式，风力发电将在未来能源的结构中占有越来越重要的地位。风力发电机是一种将风能转换成电能的设备，随着科学的进步和实践经验的不断增加，各科研院所和企业对风力发电机的结构进行了一系列的研究和改进，由此风力发电机各组成部件在结构和功能上都发生了很大变化，优化结构，改进功能，从而提高了风力发电机的发电功能和安全运行。

塔筒是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。风力发电机塔筒主要用来支撑叶片和机舱，不仅要有一定的高度，更应该有足够的强度和刚度，是重要的承载部件，其设计水平直接影响风力发电机的工作性能和可靠性。塔筒高度从45米-100米不等，由于运输方面的种种限制决定了塔筒分节连接，现今风力发电机塔筒的节与节之间连接方式是通过螺栓将焊接在塔筒每节端部的法兰盘连接在一起，现有的塔筒连接法兰盘通用平型法兰盘，如图1所示，这种形式的法兰盘在焊接工艺上需要在法兰盘与筒体上开平破口，并且由于法兰盘在与筒体焊接时，存在焊接残余热应力，会在连接部位造成应力集中从而导致塔筒失效，甚至发生断裂，产生非常严重的后果。

为了解决上述技术问题，设计了一种L型法兰盘，目的是使其焊接过程中产生的焊接残余热应力降低到最低、焊接工业可实施性强、可提高风力发电机组塔筒的安全性。

图1 平型法兰盘

1 L型法兰盘结构特点

L型法兰盘结构，见图2。L型法兰盘的拐角处设有倒角，L型法兰盘与每一段塔筒的端部焊接连接，两端塔筒的L型法兰盘通过螺栓连接在一起。

图2 L型法兰盘

2 对比两种连接方式的受力分析结果（见图3-图6）

图3 L型法兰最大应力图

图4 平型法兰最大应力图

图5 L型法兰最大变形图

图6 平型法兰最大变形图

结果比较：L型法兰连接形式：最大应力值34.111 Mpa；最大变形量0.1316 mm。

平型法兰连接形式：最大应力值37.516 Mpa；最大变形量0.1489 mm。

3 结论

比较两种结构和分析结果，可以得出以下结论。

1）两种结构在约束条件相同，受力相同的情况下，最大应力和最大变形量近似相等，说明法兰盘由常规的平型结构换成L型法兰结构不影响整个塔筒的受力情况。

2）采用常规平型法兰盘连接时，法兰盘与筒体的焊缝形式为搭接，焊接坡口为“V”型，焊接工艺的可实施性较差，而且由于焊缝在法兰盘与筒体的夹角处，容易形成应力集中，在塔筒工作过程中收到交变载荷与剪应力的作用下，及其容易发生断裂。

3）采用L型法兰连接时，法兰盘与筒体的焊缝形式为对接，焊接坡口为双“V”型，焊接工艺的可实时性强，同时由于焊缝在筒体上，避免了法兰盘在与塔体焊接时，产生的焊接残余热应力在连接部位造成的应力集中而导致塔筒失效。

4）有倒角的L型法兰盘可以避免在弯角处产生应力集中的现想，避免了塔筒由于在法兰夹角上存在应力集中而导致的失效。

5）由于在设计L型法兰时，法兰的平面度及平型度做出规定，使塔筒的安装变的容易，减少了人力物力，提高了风力发电机塔筒的安全性。

参考文献

[1]袁玉琪，杨校生.风 风能 风力发电[J].太阳能.2002（2）.

[2]钟方国，赵鸿汉.风力发电发展现状及复合材料在风力发电上的应用[J].纤维复合材料，2006（9）.

[3]Tony Burton.风能技术[M].北京：科学出版社，2007.

[4]姜香梅.有限单元法在风力发电机组开发中的应用研究[J].新疆农业大学，2002（5）.endprint