[发明专利]L型法兰及其设计方法

说明书

本发明提供一种L型法兰及其设计方法。L型法兰用于连接风力发电机组的塔架，该设计方法包括：确定初始设计参数的步骤、选择螺栓规格的步骤、计算螺栓关联参数的步骤、选择塔筒壁厚的步骤以及选择法兰厚度的步骤，其中，初始设计参数包括法兰外径、初始塔筒壁厚、相邻两颗螺栓轴线距离、塔筒内壁到螺栓轴线的距离；计算最大螺栓个数、法兰内径、螺栓外力、螺栓的最大承载能力以及静强度安全储备系数，判断是否满足第一预设条件；在选择塔筒壁厚的步骤中，若当前失效模式下的极限拉力大于塔筒壁塑性失效时的竖向力，则重新选择塔筒壁厚；在选择法兰厚度的步骤中，验证在当前法兰厚度下是否满足第二预设条件，若满足，则结束法兰设计。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及风力发电机组塔架L型法兰及其设计。

背景技术

风力发电机组的运行环境恶劣，受载复杂。作为风力发电机组的主要支撑部件的塔架，支撑着轮毂总成、发电机、底座等关键部件，其安全性关系到整机运行的安全性。塔架通常分多段构成，各段之间通过法兰进行连接。为保证塔架具有足够的支撑强度，连接在各段之间的法兰必须满足强度方面的要求。

目前，风力发电机组塔架中采用的法兰大部分是L型法兰，在设计该L型法兰时，通常采用工程算法进行强度计算，该算法包含大量的公式和参数，给设计工作带来极大困难。

因此，如何优化设计方法来快速提供满足要求的L型法兰，一直是本领域所面临的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种L型法兰及其设计方法，可以缩短法兰设计时间。

根据本发明一个方面，提供了一种L型法兰的设计方法，所述L型法兰用于连接风力发电机组的塔架，所述设计方法的特征在于，包括：

确定初始设计参数的步骤、选择螺栓规格的步骤、计算螺栓关联参数的步骤、选择塔筒壁厚的步骤以及选择法兰厚度的步骤，其中，

在所述确定初始设计参数的步骤中，所述初始设计参数包括法兰外径、初始塔筒壁厚、相邻两颗螺栓轴线距离、塔筒内壁到螺栓轴线的距离，

在所述计算螺栓关联参数的步骤中，计算最大螺栓个数、法兰内径、螺栓外力、螺栓的最大承载能力以及静强度安全储备系数，并判断是否满足第一预设条件，若满足，则进入所述选择塔筒壁厚的步骤，若不满足，则返回所述选择螺栓规格的步骤，

在所述选择塔筒壁厚的步骤中，若当前失效模式下的极限拉力大于塔筒壁塑性失效时的竖向力，则重新选择塔筒壁厚，否则进入所述选择法兰厚度的步骤，

在所述选择法兰厚度的步骤中，验证在当前法兰厚度下是否满足第二预设条件，若满足，则结束法兰设计，若不满足，则重新选择法兰厚度。

根据本发明上述的L型法兰的设计方法，优选的是，

所述第一预设条件是指：所述静强度安全储备系数SRF_U，Fl大于等于1。

根据本发明上述的L型法兰的设计方法，优选的是，

所述第二预设条件包括：塑性失效条件、赛德失效模式条件、法兰张开条件以及螺栓疲劳条件。

根据本发明上述的L型法兰的设计方法，优选的是，

在验证是否满足所述赛德失效模式时，仅验证是否满足赛德失效模式B。

根据本发明上述的L型法兰的设计方法，优选的是，

还包括：按照螺栓个数、法兰厚度、法兰内径的顺序，对所述L型法兰进行减重优化的步骤。

根据本发明上述的L型法兰的设计方法，优选的是，

对所述L型法兰进行减重优化的步骤包括：