Технологии / Инженерное руководство
Механические нагрузки малых ветроустановок: силы, моменты и случаи нагружения
Ведомость нагрузок турбины должна содержать точку отсчёта, направления и условия, которым соответствует каждое значение. Эти сведения связывают турбину в сборе с конкретным проектом башни и фундамента.
Прежде чем смотреть на наибольшее число, изучите границы применимости данных о нагрузке.
Нагрузка на стыке не является автоматически реакцией фундамента. Задайте точку отсчёта, оси и конфигурацию оборудования, затем рассмотрите расчётные случаи нагружения и исходные данные для последующего проектирования.
01 / Единицы
Различайте силы и моменты.
Силы обычно измеряются в ньютонах или килоньютонах; моменты – в ньютон-метрах или килоньютон-метрах.
Силы обычно записывают в ньютонах или килоньютонах; моменты — в ньютон-метрах или килоньютон-метрах. Запись шести компонентов нагрузок на интерфейсе может содержать Fx, Fy, Fz, Mx, My и Mz. Эти обозначения становятся полезными только тогда, когда документ определяет их оси, знаки и точку отсчёта.
Крутящий момент на валу и изгибающий момент башни имеют одинаковую размерность, но описывают разные воздействия. Укажите компонент и ось. Заголовок, содержащий только слово «нагрузка», не позволяет различить осевую силу, поперечную силу, изгиб и кручение.
02 / Точка отсчета
Точка приложения влияет на момент силы.
Перемещение силы в другую точку обычно требует соответствующей корректировки момента.
Перенос силы к другой точке отсчёта обычно требует соответствующей корректировки момента. Векторное соотношение имеет вид M = r × F, где r направлен от выбранной точки отсчёта к точке приложения силы. Величину момента определяет перпендикулярное плечо силы, а не просто расстояние между точками.
В качестве условного примера: сила 1 kN с перпендикулярным плечом 2 m создает момент 2 kN·m относительно этой точки отсчета. Это пример использования единиц измерения, а не нагрузка MARSTON. При реальной передаче нагрузки необходимо также учитывать существующие моменты, направления и дополнительные силы, действующие на опорную систему.
03 / Оси
Храните эскиз системы координат вместе с данными.
Уточните, вращается ли система координат вместе с гондолой или остаётся неподвижной относительно башни или площадки.
Уточните, вращается ли система координат вместе с гондолой или остаётся неподвижной относительно башни или площадки. Зафиксируйте начало координат, положительные направления и ориентацию каждой оси. Чертёж сопряжения должен ясно показывать, указаны ли передаваемые воздействия как нагрузки на башню или как реакции, действующие на турбину.
При сравнении двух поставщиков сохраняйте исходные соглашения каждого из них до того, как инженер преобразует данные в общую систему отсчета. Перенос положительного числа на иначе ориентированную ось может обратить его физический смысл. Одно лишь преобразование единиц не устраняет несоответствие систем координат или различие между действием и противодействием.
04 / Расчётные случаи нагружения
Определяйте, какое состояние стоит за каждой нагрузкой.
Расчётный случай нагружения описывает заданное сочетание состояния оборудования и внешних условий.
Расчетный случай нагружения описывает определенное сочетание состояния оборудования и внешних условий. При инженерном рассмотрении может потребоваться различать работу с вращением, остановленную конфигурацию и переходы между состояниями. Это категории рассмотрения, а не заявление о том, какие случаи или защитные функции были подтверждены для конкретной турбины.
Для каждого представленного расчетного случая укажите определение ветровых условий, состояние ротора и системы поворота гондолы, соответствующее электрическое состояние и расчетное или экспериментальное обоснование. Пик, зарегистрированный во время одного события, не следует представлять как расчетную огибающую для всех рабочих и остановленных состояний. Идентификаторы расчетных случаев позволяют отслеживать последующие изменения.
05 / Объединенные значения
Не составляйте вымышленную строку для наихудшего случая.
Максимум в каждом канале силы и момента может достигаться в разное время или в разных расчётных случаях нагружения.
Максимум каждого канала силы и момента может приходиться на разное время или разные случаи нагружения. Объединение несвязанных максимумов в один вектор меняет описываемое событие. Сохраняйте наборы одновременно действующих составляющих, если они доступны, вместе с отдельно определённой огибающей и методом сочетания нагрузок, принятым инженером.
Также отделяйте сведения о пиковых нагрузках от сведений о циклическом нагружении. Одно максимальное значение не описывает количество, диапазон или последовательность повторяющихся изменений. Укажите, на какой проектный вопрос может ответить набор данных, вместо того чтобы называть краткий журнал событий полной оценкой усталости.
06 / Передача
Увяжите данные ветроустановки с полным проектом опорной конструкции.
Используйте передаточную документацию, содержащую версию турбины, монтажный чертёж, исходные данные о массово-инерционных характеристиках, точку приведения нагрузок, расчётные случаи и сведения об ответственном проверяющем.
Используйте передаточный документ, содержащий редакцию турбины, монтажный чертеж, исходные данные о массово-инерционных характеристиках, точку приведения нагрузок, расчетные случаи и сведения об ответственном проверяющем. Затем проектировщик башни должен проработать выбранную схему опирания; проектировщику строительной части нужны полученные воздействия на фундамент и исходные данные конкретной площадки.
Подтверждённые номинальные характеристики MARSTON и диаметры роторов определяют пять типоразмеров продукции; они не устанавливают нагрузки на конструктивные сопряжения. Используйте руководство по исходным данным для фундамента для документации площадки и руководство по интерфейсу системы поворота гондолы для проверки документации по соединению. Согласуйте эти границы, прежде чем определять состав пакета поддержки.
Продолжите рассмотрение с помощью Динамика башни ветроустановки: частоты, формы колебаний и возбуждение.
Продолжите рассмотрение с помощью Проектирование ветроустановок для экстремального ветра: данные площадки и рабочие пределы.
Продолжите рассмотрение с помощью Инженерная документация ветроэнергетического проекта: редакции и статус рассмотрения.
Дополните анализ нагрузок с помощью возмущение потока башней и циклическое нагружение лопастей и гироскопические эффекты при повороте гондолы. Вопросы материалов и долговечности рассматриваются в напряжения и деформации композитных материалов и размахи усталостного нагружения и подсчет циклов.
Общие сведения: OpenStax: Крутящий момент и плечо силы. Эти источники объясняют отраслевые понятия; они рассматриваются отдельно от применимой документации MARSTON на продукцию и проект.
Подготовьте сведения для этой оценки.
Упорядочьте сведения проекта по контрольному списку. Отметьте недоступные данные и сохраните ссылки на документы.
| Пункт оценки | Сведения для предоставления | Назначение |
|---|---|---|
| Место приложения нагрузки | Обозначенный интерфейс, точка отсчёта и редакция чертежа | Не допускайте переноса значений между несопоставимыми расчётными границами. |
| Система координат | Начало координат, направления, вращающаяся или неподвижная система отсчёта, соглашение о действии сил | Обеспечьте возможность документированной трансформации между наборами данных. |
| Запись о компоненте. | Силы, моменты, единицы измерения и сочетания одновременно действующих нагрузок | Сохраняйте вектор физической нагрузки. |
| Основа расчётного случая | Состояние оборудования, определение ветровых условий и ссылка на анализ или испытание | Определите, какие условия соответствуют каждой величине. |
| Ответственность за проектирование | Специалисты по проверке турбины, башни и строительной части; принятые редакции исходных данных | Учитывайте правильные нагрузки при проектировании опоры. |
Инженерные вопросы.
Может ли номинальная мощность определять нагрузки на башню?
Нет. Номинальная мощность в kW не даёт сведений о силах, моментах, рабочих состояниях или конфигурации опор, необходимых для проверки конструкции.
Являются ли N·m и kN·m взаимозаменяемыми?
Они описывают один и тот же тип величины, но 1 kN·m равно 1,000 N·m. Сохраняйте обозначение единицы рядом с каждым значением.
Крутящий момент на валу — это то же самое, что изгиб башни?
Нет. Обе величины являются моментами, но действуют относительно разных осей и на разных границах сопряжения. Их обозначения и системы отсчета имеют значение.
Могу ли я использовать наибольшее значение из каждой колонки?
Только в рамках документированной инженерной методики сочетания нагрузок. Независимые максимумы по столбцам могут относиться к разным событиям или расчётным случаям.
Можно ли определить усталостное нагружение по одному максимальному значению?
Нет. Сведения о повторяющихся нагрузках требуют собственного определения, продолжительности и основы оценки. Одно лишь пиковое значение не может их описать.
Публикует ли MARSTON универсальный проект фундамента?
Универсальный фундамент здесь не определён. Выбранная турбина, башня, исходные данные по нагрузкам и местные строительные условия требуют согласованного рассмотрения.
Технический запрос
Подготовьте сведения проекта к обсуждению.
Для ведомости нагрузок на турбину необходимо указать опорную точку, направления и условия, которым соответствует каждое значение. Предоставьте имеющуюся информацию и укажите состав оборудования, который требуется рассмотреть при подготовке технического коммерческого предложения.