Technologie / Technischer Leitfaden
Mechanische Lasten bei Kleinwindenergieanlagen: Kräfte, Momente und Lastfälle
Eine Lastaufstellung für eine Turbine benötigt einen Bezugspunkt, Richtungen und die durch jeden Wert dargestellten Bedingungen. Diese Angaben verknüpfen die Turbinenbaugruppe mit einer konkreten Turm- und Fundamentauslegung.
Prüfen Sie die Abgrenzung der Lastangabe, bevor Sie die größte Zahl betrachten.
Eine Schnittstellenlast ist nicht automatisch eine Fundamentreaktion. Legen Sie den Bezugspunkt, die Achsen und die Ausrüstungskonfiguration fest und prüfen Sie anschließend die Lastfälle und die Eingangsgrößen für die nachgelagerte Auslegung.
01 / Einheiten
Trenne Kräfte von Momenten.
Kräfte werden üblicherweise in Newton oder Kilonewton angegeben; Momente in Newtonmetern oder Kilonewtonmetern.
Kräfte werden üblicherweise in Newton oder Kilonewton angegeben, Momente in Newtonmetern oder Kilonewtonmetern. Eine Schnittstellendokumentation mit sechs Komponenten kann Fx, Fy, Fz, Mx, My und Mz enthalten. Die Symbole werden erst sinnvoll nutzbar, wenn das Dokument ihre Achsen, Vorzeichen und ihren Bezugspunkt definiert.
Wellendrehmoment und Turmbiegemoment haben dieselben physikalischen Einheiten, beschreiben jedoch unterschiedliche Einwirkungen. Kennzeichnen Sie das Bauteil und die Achse. Eine Überschrift, die nur „Last“ lautet, unterscheidet nicht zwischen Axialkraft, Querkraft, Biegung und Torsion.
02 / Referenzpunkt
Der Angriffspunkt verändert das Moment.
Eine Verschiebung einer Kraft zu einem anderen Referenzpunkt erfordert in der Regel eine entsprechende Anpassung des Moments.
Die Verschiebung einer Kraft zu einem anderen Bezugspunkt erfordert im Allgemeinen eine entsprechende Anpassung des Moments. Die Vektorbeziehung lautet M = r × F, wobei r vom gewählten Bezugspunkt zum Kraftangriffspunkt gemessen wird. Der senkrechte Hebelarm und nicht allein der Abstand zwischen den Punkten bestimmt den Betrag des Moments.
Als hypothetisches Beispiel erzeugt eine Kraft von 1 kN mit einem senkrechten Abstand von 2 m ein Moment von 2 kN·m um diesen Bezugspunkt. Dies ist ein Einheitenbeispiel, keine MARSTON-Last. Eine reale Lastübertragung muss auch vorhandene Momente, Richtungen und zusätzliche Kräfte auf das Tragsystem berücksichtigen.
03 / Achsen
Bewahren Sie die Koordinatenskizze zusammen mit den Daten auf.
Fragen Sie, ob die Koordinaten mit der Gondel rotieren oder am Turm beziehungsweise am Standort fest bleiben.
Fragen Sie, ob die Koordinaten mit der Gondel rotieren oder am Turm beziehungsweise Standort fest bleiben. Dokumentieren Sie den Ursprung, die positiven Richtungen und die Ausrichtung jeder Achse. Eine Schnittstellenzeichnung sollte klarstellen, ob die übertragenen Einwirkungen als Lasten auf den Turm oder als auf die Turbine wirkende Reaktionskräfte angegeben sind.
Bewahren Sie beim Vergleich zweier Lieferanten die jeweilige ursprüngliche Konvention bei, bevor ein Ingenieur die Daten in ein gemeinsames Bezugssystem überführt. Das Übertragen einer positiven Zahl auf eine anders ausgerichtete Achse kann ihre physikalische Bedeutung umkehren. Eine reine Einheitenumrechnung behebt keine Unstimmigkeit bei den Koordinaten oder bei der Zuordnung von Kraft und Gegenkraft.
04 / Lastfälle
Erkennen Sie den Zustand, der jeder Last zugrunde liegt.
Ein Lastfall beschreibt eine definierte Kombination aus Anlagenzustand und äußeren Bedingungen.
Ein Lastfall beschreibt eine definierte Kombination aus Anlagenzustand und äußeren Bedingungen. Bei der technischen Prüfung muss möglicherweise zwischen rotierendem Betrieb, einer Konfiguration im Stillstand und Zustandsübergängen unterschieden werden. Dies sind Prüfkategorien und keine Aussage darüber, welche Lastfälle oder Schutzfunktionen für eine bestimmte Turbine validiert wurden.
Fügen Sie jedem bereitgestellten Fall die Definition der Windbedingungen, den Rotor- und Windnachführungszustand, den relevanten elektrischen Zustand und die Berechnungs- oder Prüfgrundlage bei. Ein während eines einzelnen Ereignisses aufgezeichneter Spitzenwert sollte nicht als Auslegungshüllkurve für sämtliche Betriebs- und Stillstandszustände dargestellt werden. Fallkennungen machen spätere Überarbeitungen nachvollziehbar.
05 / Kombinierte Werte
Stellen Sie keine fiktive Worst-Case-Zeile zusammen.
Der maximale Wert für jeden Kraft- und Momentkanal kann zu unterschiedlichen Zeiten oder bei verschiedenen Lastfällen auftreten.
Das Maximum jedes Kraft- und Momentenkanals kann zu einem anderen Zeitpunkt oder in einem anderen Lastfall auftreten. Werden nicht zusammengehörige Maxima zu einem Vektor kombiniert, verändert dies das beschriebene Ereignis. Bewahren Sie, soweit verfügbar, gleichzeitig auftretende Komponentensätze zusammen mit einer gegebenenfalls separat definierten Einhüllenden und der Kombinationsmethode des Ingenieurs auf.
Trennen Sie außerdem Spitzenlastinformationen von Informationen zur zyklischen Belastung. Ein einzelner Maximalwert beschreibt weder Anzahl noch Schwingbreite oder Reihenfolge wiederholter Änderungen. Geben Sie an, welche Auslegungsfrage ein Datensatz beantworten kann, statt ein kurzes Ereignisprotokoll als vollständige Ermüdungsbewertung zu bezeichnen.
06 / Übergabe
Verknüpfen Sie die Turbinendaten mit der vollständigen Tragwerksauslegung.
Verwenden Sie ein Übergabeprotokoll mit dem Revisionsstand der Turbine, der Montagezeichnung, der Grundlage der Masseneigenschaften, dem Lastbezugspunkt, den Lastfällen und dem verantwortlichen Prüfer.
Verwenden Sie ein Übergabeprotokoll mit dem Revisionsstand der Windturbine, der Montagezeichnung, der Grundlage der Masseneigenschaften, dem Lastbezugspunkt, den Lastfällen und dem verantwortlichen Prüfer. Der Turmplaner muss anschließend die gewählte Tragwerksanordnung berücksichtigen; der Bauingenieur benötigt die daraus resultierenden Einwirkungen auf das Fundament und die standortspezifischen Eingangsdaten.
Bestätigte MARSTON-Nennleistungen und Rotordurchmesser kennzeichnen fünf Produktgrößen; sie legen keine strukturellen Schnittstellenlasten fest. Verwenden Sie den Leitfaden zu den Eingangsgrößen für die Fundamentplanung für Standortunterlagen und den Leitfaden zur Schnittstelle der Windnachführung zur Prüfung der Anschlussunterlagen. Stimmen Sie diese Grenzen ab, bevor Sie ein Unterstützungspaket spezifizieren.
Setzen Sie die Prüfung fort mit Turmdynamik von Windenergieanlagen: Frequenzen, Eigenformen und Anregung.
Setzen Sie die Prüfung fort mit Auslegung von Windenergieanlagen für Extremwind: Standortdaten und Betriebsgrenzen.
Setzen Sie die Prüfung fort mit Technische Unterlagen für Windenergieprojekte: Revisionen und Prüfstatus.
Erweitern Sie die Lastprüfung mit Turmstörung und zyklische Rotorblattbelastung und gyroskopische Effekte bei der Windnachführung. Zur Erörterung von Material und Dauerhaftigkeit siehe Spannung und Dehnung in Verbundwerkstoffen und ermüdungsrelevante Schwingbreiten und Zyklenzählung.
Allgemeiner Hintergrund: OpenStax: Drehmoment und Hebelarm der Kraft. Diese Quellen erläutern Branchenkonzepte; sie sind von den geltenden MARSTON-Produkt- und Projektunterlagen zu unterscheiden.
Die Informationen für diese Prüfung vorbereiten.
Ordnen Sie die Projektangaben anhand der Checkliste. Markieren Sie fehlende Punkte und bewahren Sie Dokumentverweise auf.
| Prüfpunkt | Bereitzustellende Angaben | Zweck |
|---|---|---|
| Lastangriffsort | Benannte Schnittstelle, Bezugspunkt und Zeichnungsrevision | Verhindern Sie die Übertragung von Werten zwischen unterschiedlichen Bezugsgrenzen. |
| Koordinatensystem | Ursprung, Richtungen, rotierendes oder festes Bezugssystem, Konvention zur Wirkung der Kräfte und Momente | Ermöglichen Sie eine dokumentierte Transformation zwischen Datensätzen. |
| Komponentenprotokoll | Kräfte, Momente, Einheiten und simultane Kombinationen | Bewahren Sie den physikalischen Lastvektor unverändert. |
| Grundlage des Lastfalls | Gerätezustand, Winddefinition und Analyse- oder Prüfungsreferenz | Ermitteln Sie die Bedingungen, die durch jeden Wert abgebildet werden. |
| Konstruktionsverantwortung | Prüfer für Windenergieanlage, Turm und Bauwerke; akzeptierte Revisionen der Eingangsdaten | Berücksichtigen Sie die richtigen Lasten bei der Auslegung der Tragstruktur. |
Technische Fragen.
Lassen sich aus der Nennleistung die Turmlasten bestimmen?
Nein. Eine Nennleistung in kW liefert nicht die Kräfte, Momente, Betriebszustände oder die Konfiguration der Tragstruktur, die für eine statische und konstruktive Prüfung benötigt werden.
Sind die Werte N·m und kN·m austauschbar?
Sie beschreiben dieselbe Art von Größe, aber 1 kN·m entspricht 1,000 N·m. Behalten Sie die Einheit bei jedem Wert bei.
Ist das Wellendrehmoment dasselbe wie die Turmbiegung?
Nein. Beides sind Momente, aber sie wirken um unterschiedliche Achsen und an unterschiedlichen Schnittstellen. Ihre Bezeichnungen und Bezugssysteme sind wichtig.
Kann ich den größten Wert aus jeder Spalte verwenden?
Nur im Rahmen eines dokumentierten ingenieurtechnischen Kombinationsverfahrens. Unabhängige Spaltenmaxima gehören möglicherweise nicht zum selben Ereignis oder Lastfall.
Lässt sich die Ermüdungsbelastung anhand eines einzelnen Maximums bestimmen?
Nein. Angaben zu wiederholten Belastungen benötigen eine eigene Definition, Dauer und Bewertungsgrundlage. Ein Spitzenwert allein kann diese nicht beschreiben.
Veröffentlicht MARSTON eine universell einsetzbare Fundamentauslegung?
Hier wird kein universell geeignetes Fundament festgelegt. Die ausgewählte Turbine, der Turm, die Lastgrundlage und die örtlichen baulichen Bedingungen erfordern eine abgestimmte Prüfung.
Technische Anfrage
Ihre Projektinformationen in das Gespräch einbringen.
Eine Lastaufstellung für eine Turbine benötigt einen Bezugspunkt, Richtungsangaben und die Bedingungen, die durch jeden Wert dargestellt werden. Teilen Sie die verfügbaren Informationen mit und geben Sie an, welchen Ausrüstungsumfang Sie im Rahmen eines technischen Angebots prüfen lassen möchten.