叶根螺栓的任务只有一个：

提供足够的夹紧力，将叶片根部牢牢固定在轮毂变桨轴承上，传递气动载荷和惯性载荷。

一颗螺栓失效，会发生什么？

载荷重分配——相邻螺栓瞬间承受额外应力 → 疲劳加剧 → 疲劳断裂→ 叶片脱落或塔筒倒塌。

行业历史事故表明：单次倒塔的直接损失（设备+发电量+吊装）普遍超过1000万元。

很多人会直觉认为：螺栓断裂，是因为强度不够。

但事实恰恰相反。

绝大多数断裂，都不是一次性超载，而是疲劳失效。

螺栓通过预紧力把叶片和轮毂紧紧地固定在一起，形成一个弹性整体。

叶片旋转时，重力、离心力、气动推力共同作用，产生一个周期性的倾覆力矩。

M(θ) = M? · sinθ

图1 螺栓承受周期性的倾覆力矩

这个力矩完全由叶根螺栓轴力承担。

叶轮每转一圈，螺栓轴力从最大值到最小值，完成一个完整周期。

一天转上千圈，一年上百万圈——

图2 螺栓承受的周期的交变载荷

每一周期，螺栓内部都留下不可逆的损伤。

这就是疲劳损伤。

等你看到它断了，一切都已经晚了。

监测疲劳裂纹或断裂；预测其疲劳寿命对风场异常重要。

2025年7月，某风场所有风机安装了叶根智能螺栓监测系统。

每个叶片法兰共有 112根叶根螺栓，螺栓为M36，10.9级。

每个法兰等间隔安装11根智能螺栓。

图3 智能螺栓安装布局（红色的标记为智能螺栓）

智能螺栓采集什么信息？

每秒钟4次数据采集，24小时连续监测，无间断。

螺栓安装后，每条螺栓的交变的载荷都实时在线显示，其中动载荷的大小就等于波峰和波谷差值。

图 4  48#螺栓的轴力实时曲线，以及波峰和波谷值

其中，某机组C叶片的48#智能螺栓的动载荷数据超过了30kN，明显的高于其他10根智能螺栓的动载荷。

根据我们掌握的10万根智能螺栓轴力数据库的数据，我们判断48#螺栓会很快疲劳失效。

因此我们对该部位的螺栓进行了密切关注。

图 5 其他10根智能螺栓动载荷趋势相比，C48#螺栓从安装初期就一直高于30kN

?? 2026年2月17日

现场升压站螺栓监测系统显示，该机组C叶片的48#智能螺栓轴力下降并二级报警。我们判定螺栓出现疲劳裂纹。

图6  48#轴力下降二级报警截图

图 7  螺栓轴力趋势显示：轴力在持续、缓慢地下降，不是跳变，不是干扰，是真的在掉。

?? 2月23日

我方口头通知现场48#螺栓出现疲劳裂纹。建议现场更换。

?? 2月24日

现场反馈：目视检查，无异常。但我方坚持螺栓裂纹的判断，建议及时更换。

?? 2月26日

客户第二次登机。这次他们用了传统方法——敲击听音。

对螺栓逐个敲击，通过声音频率和余音比对。

现场判定，声音区分度不明显。这颗螺栓状态“正常”。

但我们依然坚持裂纹的判断，建议尽快更换。

拆解的结果证实了我们的判断。

图8 48#螺栓在咬合的第一扣的位置一条清晰的约25mm裂纹，与系统预警完全吻合

一条约25mm长的裂纹，清晰出现在螺栓咬合的第一扣螺纹处。

从2月17日报警，到2月26日拆检验证，系统提前了9天自动预警了裂纹。

现场及时更换螺栓，轴力数据恢复正常。

该风场其他风机，都出现了相同问题

智能螺栓同样检测到了类似的轴力下降，拆检后确认螺栓断裂的问题。

如果没有实时监测，这些螺栓将在“目视无异常、敲击听不出”的状态下，一台接一台地发生疲劳断裂。

智能螺栓准确及时发出来预警信号。

1?? 你所在的风场，目前如何评估叶根螺栓的健康状态？

是定期力矩抽检？是敲击听音？还是“没断就当好的”？

3?? 风电机组疲劳问题是不可忽视的，每根螺栓都有一个疲劳寿命。

每一圈旋转，都在消耗螺栓的寿命。

我们能不能接受“等到断了再修”？

2?? 如果一颗螺栓已经出现微裂纹，你的检测手段能在它断裂之前发现吗？

目视？不能

敲击？本次案例已经证明，区分度不明显。

超声/电阻应变片？受环境影响大，长期漂移，误报率高。

4?? 成本 vs 风险？

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