Технологии / Инженерное руководство
Динамика башни ветроустановки: частоты, формы колебаний и возбуждение
Динамика башни касается отклика собранной турбины и опорной системы. Частота отдельно стоящей башни без установленной турбины не характеризует смонтированный комплекс. Прежде чем интерпретировать опасения по поводу резонанса, сопоставьте расчётную модель конструкции, условия эксплуатации и записи измерений.
Проверьте узел, который будет фактически установлен.
Распределение массы, жёсткость опор и допущения о граничных условиях следует фиксировать в одной записи. Различайте собственные формы колебаний, периодическое возбуждение и измеренную вибрацию, чтобы сравнение частот имело однозначный смысл.
01 / Граница системы
Башня является частью связанной системы.
В границах анализа следует указать турбину в сборе, выбранную башню, соединения и допущения относительно фундамента или грунта.
Границы анализа должны определять ветротурбину в сборе, выбранную башню, соединения и допущения относительно фундамента или грунта. Зафиксируйте версию оборудования, распределение массы и все включённые дополнительные принадлежности. Один лишь чертёж стальной башни не определяет динамическое поведение всей установленной системы.
Уточните, откуда получено значение массы или жёсткости и какую часть узла оно представляет. Предварительные допущения могут использоваться для первоначального сравнения, но должны оставаться явно предварительными до рассмотрения фактического комплекта оборудования. Замена турбины или опорной конструкции требует пересмотра допущений.
02 / Моды
Отличайте собственную форму колебаний от сигнала при работе.
Мода описывает форму движения со связанной с ней частотой и демпфированием для заданной модели или условий испытания.
Мода описывает форму движения с соответствующими частотой и затуханием для заданной модели или условий испытания. Направление и участвующие компоненты имеют значение: изгибная мода башни — не просто другое название частоты вращения ротора или пика в спектре вибрации.
Официальная документация OpenFAST иллюстрирует анализ собственных форм колебаний всей системы и показывает частоты и демпфирование при разных условиях работы на диаграмме Кэмпбелла. Это полезная основа для объяснения, а не доказательство того, что конкретная башня MARSTON была проанализирована с помощью этого программного обеспечения или имеет заявленный частотный запас.
03 / Возбуждение
Тщательно переведите скорость вращения в частоту.
Для скорости вращения n в оборотах в минуту, частота вращения составляет n / 60 в герцах.
При скорости вращения n в оборотах в минуту частота вращения в герцах равна n / 60. Следовательно, гипотетическая скорость вращения 90 rpm соответствует 1.5 Hz. Этот расчёт описывает частоту повторения; он не задаёт рабочую скорость вращения турбины или собственную частоту башни.
Повторяющийся элемент, создающий N событий за оборот, имеет частоту событий N × n / 60. Прежде чем использовать N, установите, что представляет собой событие и какова фактическая конфигурация. Не делайте выводов о числе лопастей, амплитуде возбуждения или механизме устойчивого вынуждающего воздействия на основании номинальной мощности изделия.
04 / Диапазон работы
Пересечение частот — исходная информация для анализа.
На графике можно сравнивать линии возбуждения с рассчитанными по модели модальными частотами при изменении условий эксплуатации.
График позволяет сравнить линии частот возбуждения с рассчитанными модальными частотами при изменении рабочих условий. Сближение или пересечение указывает на вопрос, который должен рассмотреть ответственный инженер. Отклик также зависит от возбуждения, демпфирования, продолжительности работы и допущений, использованных при моделировании узла в сборе.
Единственное пересечение линий не является ни полным критерием приёмки, ни диагнозом наблюдаемой вибрации. Аналогично, кажущийся явным зазор на неполном графике не подтверждает пригодность. Рассматриваемая область рабочих режимов и метод оценки должны относиться к одному и тому же оборудованию и конфигурации опоры.
05 / Записи измерений
Используйте измерения для ответа на заданный вопрос.
Если имеются записи измерений, укажите тип канала, место, направление, единицы измерения, параметры дискретизации и состояние оборудования.
Если имеются записи выполненных измерений, укажите тип канала, местоположение, направление, единицы измерения, параметры дискретизации и состояние оборудования. Сравнивайте однотипные величины. Расчетная форма колебаний и измеренный спектр ускорения представляют собой разные виды подтверждающих данных и требуют явно указанного метода сравнения.
Изменение сигнала может отражать другую рабочую точку или другие условия измерения, а не изменение конструкции. Сохраняйте метаданные записи и используйте руководство по записи вибраций для определения границ интерпретации. На этой странице не приводятся инструкции по креплению датчиков или процедура принудительного создания рабочего режима.
06 / Запись результатов проверки
Явно укажите допущения и распределение ответственности.
Установите взаимосвязь между сборочным чертежом, редакцией данных о массово-инерционных характеристиках, моделью опор, граничными условиями, идентификацией форм колебаний и допущениями о возбуждении.
Свяжите между собой сборочный чертёж, версию данных о массово-инерционных характеристиках, модель опор, граничные условия, идентификацию форм колебаний и допущения о возбуждении. Укажите, какие конфигурации оценивались и какие изменения требуют повторного рассмотрения. Запись «резонанс проверен» без пояснений не описывает эти границы.
Изменения башни или фундамента и настроек управления не обосновываются общей формулой частоты. Обеспечьте участие специалистов по анализу ветроустановки, опорной конструкции и строительной части в оформлении единого документа о решении. руководство по планированию башни помогает определить границы их поставки и монтажа до согласования комплекта поставки.
Продолжите рассмотрение с помощью Механические нагрузки малых ветроустановок: силы, моменты и случаи нагружения.
Продолжите рассмотрение с помощью Быстроходность ветроустановки: радиус ротора, RPM и скорость ветра.
Продолжите рассмотрение с помощью Инженерная документация ветроэнергетического проекта: редакции и статус рассмотрения.
По отдельной теме динамики вращающихся валов см. критическая частота вращения и орбитальное движение вала генератора; рассматривайте этот компонент отдельно от подтверждающих данных по башне.
Общие сведения: OpenFAST: линеаризация, моды системы и диаграммы Campbell. 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 |
|---|---|---|
| Идентификационные данные сборочного узла | Ревизии турбин, башен, соединений и комплектующих. | Обеспечьте соответствие анализа установленному комплекту оборудования. |
| Масса и жесткость. | Введенные значения, источники и предварительные предположения. | Раскрыть физические основы модели. |
| Моды и демпфирование | Направление моды, частота, состояние и метод оценки | Не считайте все частоты одной и той же величиной. |
| Запись о возбуждении | Основа расчёта RPM, повторяющееся событие, рабочий диапазон и состояние | Объясните, какие частотные линии сравниваются. |
| Результат обзора | Оценённые конфигурации, неуточнённые допущения и специалисты, выполняющие проверку | Соотносите результат с границами рассматриваемой конструкции. |
Инженерные вопросы.
Достаточно ли собственной частоты башни без установленного оборудования?
Нет. Турбина в сборе, соединения и допущения об опорах могут влиять на отклик установленной системы.
Что означает 90 rpm в герцах?
Это соответствует 1.5 оборота в секунду. Такой гипотетический пересчет не определяет рабочую частоту вращения MARSTON.
Является ли пик вибрации доказательством резонанса?
Нет. Прежде чем делать такой вывод, установите основу измерений, рабочее состояние и соответствующую моду системы.
Подтверждает ли диаграмма Кэмпбелла сертификацию башни?
Нет. Это служит основой для определённой динамической оценки, но само по себе не подтверждает сертификацию или полную приёмку конструкции.
Могу ли я изменить настройки, чтобы избежать определенной частоты?
Общее руководство не может служить разрешением на эксплуатационные или конструктивные изменения. Такие решения требуют участия ответственных проектировщиков и документации на фактическое оборудование.
Требуется ли новая оценка для другой турбины?
Исходные допущения анализа необходимо проверить на соответствие заменяющему узлу, схеме опор и диапазону рабочих режимов.
Технический запрос
Подготовьте сведения проекта к обсуждению.
Динамика башни касается отклика собранной турбины и опорной системы. Предоставьте имеющуюся информацию и укажите состав оборудования, который вы хотите рассмотреть в техническом коммерческом предложении.