风电法兰是连接塔筒各段或塔筒与轮毂,轮毂与叶片之间的结构件,通常采用螺栓连接。风电法兰简单的讲就是风力发电机组法兰。风电法兰所使用的材料为低合金高强度钢Q345E/S355NL,工作环境温度接近-40℃,承受风力可达12级。
对热处理的要求为正火,正火工艺通过细化晶粒,均匀组织,改善组织缺陷,提高锻件法兰的综合力学性能。正火程度对组织影响较大,合适的温度使得晶粒细化,从而得到良好的性能。温度过低,作用不大,温度过高,晶粒粗大,极易形成魏氏组织,使性能下降。
对锻件法兰改进前后的正火工艺,进行了力学性能试验及组织观察,结果表明,采用适当的正火工艺可以获得综合力学性能较好的法兰。在风电叶片的根部复合材料上钻孔,在金属法兰的对应位置钻孔,再通过螺丝将金属法兰盘固定在风电叶片复合材料上。
这种传统方法的大弊端是需要在复合材料上钻数个额外的螺丝孔,从而破坏和牺牲了部分叶片复合材料的力学性能,对其疲劳性能和强度系数有不确定影响,尤其是在风电叶片根部系数设计余量较少的情况下,影响更大。
此外现行的金属法兰主要作用是保证风电叶片与风力机轮毂连接面平整,避免叶片根部复合材料端面平整度达不到装配要求,造成的界面受力不均,从而产生的损伤,此类金属法兰厚度较薄,常见的均在1mm至25mm范围内,重量也仅在30kg至75kg范围内。