在风电机组中,轮毂与叶片之间的叶根连接是整机中最关键、也是受力最复杂的结构之一。叶片在运行过程中持续旋转,每一转都要承受气动载荷、离心力变化以及复杂的湍流冲击,这些载荷最终都会集中作用在叶根螺栓上。
叶根螺栓通常数量较多,但分布在狭小空间内,并且位于旋转结构中,这使得它成为风电行业公认的“最难监测区域”。

(螺栓监测:风电轮毂叶根连接 图源:摄图网)
从工程角度来看,这一位置存在几个天然难点。首先是旋转结构带来的限制,使得传统有线监测方案几乎无法布置;其次是空间狭小,维护人员难以进入内部操作;再者,叶根连接属于关键安全结构,不允许频繁拆卸检查。
因此,行业长期只能依赖停机后的抽检或扭矩复核方式来判断螺栓状态。但这种方式存在一个根本问题,即无法反映叶片在真实运行状态下的受力情况。
事实上,叶根螺栓的很多问题恰恰发生在运行过程中,例如风速突变、阵风冲击或启停阶段的瞬态载荷,这些情况在停机检测中是无法体现的。
无源无线垫片式压力传感器为这一难题提供了新的解决思路。该方案将传感器集成于垫片结构中,在叶根螺栓安装过程中直接替换原有垫片即可,无需改变叶片或轮毂结构,也无需布线或供电。
由于采用无源设计,传感器不依赖电池,可长期嵌入运行结构中。更重要的是,它能够通过无线方式实现数据读取,即使叶片处于旋转状态,也可以获取螺栓预紧力变化信息。
这使得叶根连接第一次具备了“运行中可观测”的能力。

(螺栓监测:风电轮毂叶根连接 图源:摄图网)
通过持续数据采集,可以分析不同风速条件下叶根螺栓的受力变化规律,并识别预紧力衰减趋势,从而提前进行维护决策。
对于风电行业而言,这意味着叶根从一个“不可监测区域”,逐步转变为“可数据化管理区域”。


