法兰连接是通过螺栓紧固两个部件并传递一定扭矩的连接方式，以其高可靠性和易拆卸的特点广泛应用于新能源、电力、航空航天等领域，具有广泛的应用前景。在风电领域，法兰连接经常用作风电机组传动系统和塔架等关键结构的连接方式。

（资料图： 上海电气风电集团）

风电法兰似乎是庞大风电产业链体系中“微不足道”的一个零部件，但风电机组若想在自然环境中平稳运行20年之久，离不开法兰的作用。尤其是在海上，台风的侵扰是常事，一套性能优异的法兰可以挺直海上机组的“腰杆”，以抵抗来自四面八方的载荷。

定义

法兰，一种常用于轴与轴之间相互连接的零件。在风力发电机组中，各个部件之间的拼接、组装也随处可见法兰的身影。

风电法兰通常由两部分组成：一部分固定在风力发电机上，另一部分固定在塔筒上。风电法兰的材质、尺寸、结构和制造工艺等都需要经过严格的测试和检验，以确保其能够承受风力发电机和塔筒之间的重量和压力，并保证其安全可靠地运行。

（资料图：伊莱特股份）

风电法兰的应用范围广泛，可以适用于不同类型和规格的风力发电机和塔筒，为风力发电设备的组装、维护和检修提供了便利。

风电法兰分类

风电法兰可以根据其使用位置和结构特点进行分类，可分为塔筒法兰、轮毂法兰、叶片法兰塔基法兰、发电机法兰等。

1.塔筒法兰：用于连接风力发电机组塔筒的各个段落，通常有较大的直径和较重的重量，设计时需要考虑到承受风机塔筒的载荷和抗疲劳性能。

2.轮毂法兰：连接轮毂和塔筒顶部的法兰，它需要承受来自风轮的推力和弯矩，因此对其强度和刚度的要求较高。

3.叶片法兰：用于将叶片根部与轮毂相连接的部分，这类法兰尺寸相对较小，但要求高度精确，以保证叶片的正确安装角度和风机的高效运转。

4.塔基法兰：连接塔基与塔筒，主要承载风力机本身和受到的风力作用，具有抗震性能和防腐蚀能力。

（资料图：恒润股份）

5.发电机法兰：连接发电机与桨叶轴，主要承载发电机的重量和受到的旋转力矩，具有高强度和高刚度。

6.变桨机架法兰：连接变桨机架与桨叶轴，主要控制桨叶的角度和转速，具有精准稳定的调节效果。

7.装配配件法兰：用于连接风机内部的管道、阀门、泵等设备，具有密封性能和易于安装的特点。

风电法兰特点

1.强度高：风电法兰需要承受风力和旋转力矩的影响，因此需要具备较高的强度和刚度，以确保其安全可靠地工作。

2.耐腐蚀性：由于风力发电机组通常安装在海洋或多风暴区域风电法兰需要具备良好的耐腐蚀性，能够抵御海水、气候等环境因素的侵蚀。

3.紧固连接：风电法兰通常采用螺栓进行紧固连接，确保风机叶轮和主轴之间的牢固连接，同时能够承受较大的转矩和振动。

4.润滑性：风电法兰通常需要进行定期的润滑保养，以减少摩擦和磨损，在高速旋转和恶劣环境条件下保持良好的工作状态。

5.可拆卸性：为了方便维护和更换部件，风电法兰通常设计成可拆卸结构，能够快速拆卸和安装。

6.抗疲劳性能：由于风力发电机组需要长时间连续运行，风电法兰需要具备较好的抗疲劳性能，能够承受频繁起伏的负载。

风力法兰材料

风电法兰的制作原料主要包括以下几类：

钢材：钢材是制作风电法兰的主要原料之一。常用的钢材包括碳钢、合金钢和不锈钢等。碳钢具有良好的力学性能和可加工性，广泛应用于风电法兰的制作。合金钢具有较高的强度和耐磨性，适用于承受较大的力矩和振动负荷的风电法兰。不锈钢具有优异的耐腐蚀性能和美观度，在一些高海拔和海洋环境中应用较广。

（资料图：恒润股份）

铸铁：铸铁是一种常见的制作风电法兰的原料。铸铁具有较高的强度和韧性，在制作大型风电法兰时，常用于制作法兰主体。铸铁可通过铸造工艺进行生产，并且成本较低，具有一定的抗慢速裂纹扩展能力。

铝合金：铝合金是一种较轻、具有良好耐腐蚀性和导热性的金属材料，常用于制作小型风电法兰。铝合金制作的风电法兰重量轻，适用于在重量、尺寸受限的环境中应用，例如移动式风力发电设备。

聚合物材料：聚合物材料，如聚丙烯、聚氨酯等，具有较好的耐腐蚀性、绝缘性和耐疲劳性能。在一些特殊环境或对重量要求较低的风电法兰中，可采用聚合物材料进行制作。

根据具体的使用环境和要求，也还有其他一些材料可以选择。在风能发电技术的不断发展中，科学研究人员和工程师将会不断寻求新的原料和材料工艺，以提升风电法兰的性能和可靠性。

法兰制作流程

法兰的生产由一系列工艺组成：原材料检验、下料、加热、锻压、辗环、热处理，粗加工到超声波检测、试环制取、试验、精加工、钻孔、磁粉检测、机加工尺寸检验、打字标识、防护和包装等。

以下简要介绍法兰的主要工艺流程：

材料选择：根据法兰的使用环境和要求，选择合适的材料，如碳钢、不锈钢、合金钢等。材料的选择直接影响到法兰的机械性能和耐腐蚀性能。

锻造或铸造：根据法兰的形状和尺寸，采用锻造或铸造工艺制作出法兰毛坯。锻造法兰具有较高的机械性能和较好的组织致密性；而铸造法兰则适用于形状复杂、尺寸较大的法兰。这两种工艺各有优势，根据具体需求进行选择。

热处理：对法兰毛坯进行热处理，以消除内应力、改善组织性能和提高机械强度。热处理过程包括退火、正火、淬火和回火等步骤，根据法兰的材质和使用要求制定相应的热处理工艺。

（资料图：伊莱特股份-11MW风电塔筒法兰轧环中）

机加工：通过车床、铣床、钻床等机床对法兰进行精确的机加工，确保法兰的尺寸精度和表面质量。机加工过程中需要注意刀具的选择、切削参数的设定以及加工顺序的安排等细节问题。

表面处理：对法兰进行防锈、喷漆等表面处理，提高法兰的耐腐蚀性和美观度。表面处理的质量直接影响到法兰的使用寿命和外观形象。

检验与包装：对成品法兰进行严格的检验，包括尺寸精度、表面质量、机械性能等方面的检测。合格后进行包装入库，等待发货。检验环节是确保法兰质量的关键步骤，不容忽视。

风电法兰安装

风电法兰的安装不仅涉及物理连接的准确性，还包括对法兰材料的选择、安装过程的规范操作以及对安装完成后的质量检查。

材料准备：准备所需的法兰、螺栓、螺母以及其他必要的安装配件。

安装前检查：安装前应核查法兰的型号及材质是否符合风场要求，同时检查法兰和连接部位，确保没有损坏或缺陷。清洁连接部位，去除油污和杂质，以确保良好的密封性能。

保持平行：法兰连接时应保持法兰间的平行，不得用强紧螺栓的方法消除歪斜；要做到精确对中：在安装前仔细调整法兰的位置，确保两法兰准确对中，可借助测量工具保证同心度和垂直度。

缓慢紧固：按照规定的紧固顺序，逐步、均匀地紧固螺栓，而不是一开始就大力紧固试图纠正歪斜。

预调整：安装过程中随时观察法兰的状态，一旦发现有轻微歪斜倾向，及时通过微调法兰位置来纠正，而不是依赖强紧螺栓。

检查和测试：安装完成后，进行全面的检查，包括视觉检查和功能性测试，确保所有连接部位紧密无泄漏。可能还需要进行无损探伤检查，以确保没有内部缺陷。

涂装和处理：完成安装后，对法兰和连接部位进行涂装处理，包括涂防锈油和其他保护措施，以延长使用寿命并防止腐蚀。

风电法兰发展趋势

随着风电装机容量的增加，风电法兰的需求量也在上升。风电法兰是连接风机各个部件的关键组件，因此风电装机容量的增长直接推动了风电法兰需求的增加。同时，随着技术的不断进步和风电产业的升级，对风电法兰的性能要求也越来越高，这可能会进一步推动风电法兰的技术发展和市场供应。

但同时也面临着一系列不容忽视的问题和挑战。随着风电设备大型化趋势的加快，对风电法兰的尺寸精度、承载能力以及耐腐蚀性能等方面的要求越来越高，而我国在高端法兰制造技术方面仍存在一定的不足，尤其是大直径、高强度风电法兰的研发与生产还面临关键技术突破的压力。风电法兰的主要原材料为高品质钢材，其市场价格受国内外宏观经济形势、国际贸易环境等多因素影响，波动幅度较大，给企业成本控制带来困扰。

（资料图：海锅股份）

随着全球各国对可再生能源的高度重视，尤其是风能作为清洁能源的重要组成部分，其市场空间在未来将持续拓展，从而为风电法兰行业带来了广阔的发展机遇。未来，研发高性能、高可靠性的风电法兰产品将成为行业的核心竞争力，带动整个产业链的技术革新和产业升级。

代表企业

恒润股份

江阴市恒润重工股份有限公司成立于2003年7月，是一家能够为客户提供设计、锻造、精加工一站式服务的精密机械制造商。公司产品涵盖风电法兰、风电轴承、燃气轮机部件、核电部件、半导体设备、压力容器、海上油气装备等。
公司不但生产陆上风电法兰，同时还是业内最早一批从事海上风电配套产品生产的企业，目前公司已成功研发海上风电3.0MW、3.6MW和5.0MW用塔筒法兰制造工艺，已成功给我国第一座海上风场——上海东海大桥风电场3.6MW和5.0MW风机配套了塔筒法兰，给江苏南通海上风电场3.0MW风机配套了塔筒法兰。公司按照某国际大型风电制造商的技术标准，正在试制7MW海上风电塔筒法兰。为了扩大公司在海上风电装备领域的优势，提升公司核心竞争力，公司技术研发人员正在进一步研发更大兆瓦的海上风电塔筒用法兰、海上风电齿轮箱齿坯、海上风电主机箱连接法兰等新产品。

伊莱特股份

伊莱特能源装备股份有限公司是一家以清洁能源关键部件制造为主业的企业，产品主要应用于风电、核电、水电、特高压、深海工程、重型装备、高端炼化、采矿冶金等领域。

伊莱特股份能提供塔筒连接法兰、塔筒底法兰桩法兰、塔筒门框、偏航变桨系统锻件；风电齿轮箱锻件、风电主机定子环转子环锻件以及海上平台锻件等产品。在大兆瓦风电法兰领域，陆续为客户提供了东气18MW、中国海装18MW、上海电气16MW、金风16MW、明阳14MW、远景14MW、GE14MW、西门子歌美飒14MW等多套10MW+级塔筒法兰。同时，参与了2012年中国国家能源局《风力发电机组环形锻件》标准的起草工作，《风力发电用环形锻件精密成型技术与装备》入选国家火炬计划。2020年又参与了中国锻压协会《风力发电机组整锻塔架法兰制造标准》的编制工作。

中环海陆

张家港中环海陆高端装备股份有限公司位于江苏省张家港市锦丰镇，成立于2000年1月，国家高新技术企业、国家专精特新小巨人企业。公司产品覆盖风电、核电、工程机械、石化等行业，可年产环锻件20万吨，销售收入可达10亿元。

公司不断加快环锻件产品与品种开发，环锻件规格不断延伸，单重最大达50吨，最大高度1600mm，环锻件材质、品种逐年向高中端拓展，配置铣床可实现成品交付。公司主导起草《JB/T 12138-2015风塔法兰大型环锻件技术条件》、《JB/T14361-2013 2.5兆以上风电偏航齿圈标准行业标准》2项行业标准已颁布实施。产品广泛销于国内外西门子、金风科技、远景能源等著名企业。

公司在国内首创智能化的高端环锻生产线，从连铸锭下料、压坯、碾环、热处理、金加工、探伤与尺寸检验，通过MES系统指令，自动化操作与转序，并实现与公司ERP系统对接，率先实现了大中型环锻件的智能化生产。

海锅股份

张家港海锅新能源装备股份有限公司成立于2001年，于2021年9月24日顺利在深交所创业板上市。公司主要从事大中型装备专用锻件的研发、生产和销售，产品广泛应用于油气开采、风力发电、机械装备以及船舶、核电等领域，为全球装备制造商提供综合性能好、质量稳定的定制化锻件产品及零部件。

公司目前拥有锻锤设备可以为风电装备的增速齿轮箱提供优质的齿轮，行星轮，太阳轮，高速轴，花键轴等零件的锻坯，三条碾环生产线可以为风电装备提供优质的环件锻坯，如偏航、变桨系统的轴承内外圈的锻坯、风电塔筒架的连接法兰。

来源综合自：百度文库、智研瞻、非标自动化老男孩、得羊机电维修工作站及各企业官网