ГОСТ Р 54418.4-2013

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика

УСТАНОВКИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

Часть 4

Проектирование трансмиссий ветроустановок. Технические требования

Renewable power engineering. Wind power engineering. Wind turbines. Part 4. Wind turbine gearboxes designing. Technical requirements

ОКС 27.180

Дата введения 2015-07-01

     

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" (ОАО "НИИЭС")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 330 "Процессы, оборудование и энергетические системы на основе возобновляемых источников энергии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2013 г. N 1050-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт разработан с учетом положений проекта международного стандарта МЭК 61400-4* Ed. 1.0 "Турбины ветровые. Часть 4. Требования к проектированию трансмиссий ветровых турбин" (IEC 61400-4 Ed. 1.0 Wind turbines - Part 4: Design requirements for wind turbine gearboxes).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Настоящий стандарт определяет минимальные требования к спецификации, проектированию и контролю редукторов ветровых турбин. Он не предназначен для использования в качестве полной спецификации конструкции или инструкции для полномасштабного проектирования трансмиссий ветроустановок, не предназначен для обеспечения производительности комплексных передаточных систем. Настоящий стандарт не рекомендуется для использования опытными проектировщиками шестерен, способных выбирать корректные значения для различных коэффициентов, основываясь на опыте выполнения аналогичных проектов и их влияния на такие факторы, как смазка, деформация, допустимые погрешности при производстве, металлургия, остаточное напряжение и динамика системы. Он не предназначен для использования общими проектировщиками.

Некоторые требования этого стандарта могут быть изменены, если не будут согласованы безопасность и надежность передаточной системы. Принятие этого стандарта не освобождает от необходимости соблюдения других применимых соглашений.

Настоящий стандарт является руководством по анализу нагрузок ветроэнергетических установок (ВЭУ) применительно к расчету зубчатых передач и элементов редукторов.

Настоящий стандарт рассматривает такие передаточные элементы, как зубчатые передачи, косозубая или цилиндрическая шестерни и их комбинации в параллельных и эпициклических расположениях в основной оси действия мощности. Этот стандарт не применим к валам отбора мощности (BOM (PTO)).

Также в настоящий стандарт включено руководство по проектированию валов, интерфейсов втулок, подшипников и передающих конструкций для разработки полностью интегрированной конструкции, которая строго соответствует эксплуатационным требованиям.

Требования к смазке трансмиссии установлены на основе проведенных испытаний прототипов и готовой продукции. Настоящий стандарт ориентирован на эксплуатацию и обслуживание редуктора.

     1 Область применения

Настоящий стандарт определяет минимальные требования к спецификации, проектированию и контролю редукторов ветровых турбин. Он не предназначен для использования в качестве полной спецификации конструкции или инструкции для полномасштабного проектирования трансмиссий ветроустановок, не предназначен для обеспечения производительности комплексных передаточных систем. Настоящий стандарт не рекомендуется для использования опытными проектировщиками шестерен, способных выбирать корректные значения для различных коэффициентов, основываясь на опыте выполнения аналогичных проектов и их влияния на такие факторы, как смазка, деформация, допустимые погрешности при производстве, металлургия, остаточное напряжение и динамика системы. Он не предназначен для использования общими проектировщиками.

Настоящий стандарт применяется к мультипликаторам в трансмиссиях ветровых турбин с горизонтальной осью вращения с номинальной мощностью более 500 кВт берегового и прибрежного (оффшорного) размещения.

Настоящий стандарт разработан на основе конструкций редукторов, использующих роликовые подшипники. Он может быть применим и к подшипникам качения, но их использование и оценка в настоящем стандарте не приведены.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 50891-96 Редукторы общемашиностроительного применения. Общие технические условия

ГОСТ Р 50968-96 Мотор-редукторы. Общие технические условия

ГОСТ Р 51991-2002 Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Общие технические требования

ГОСТ Р 52895-2007 (ИСО 8579-1:2002) Шум машин. Приемочные испытания зубчатых редукторов на шум

ГОСТ Р 53708-2009 Нефтепродукты. Жидкости прозрачные и непрозрачные. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости

ГОСТ Р 54281-2010 Нефтепродукты, смазочные масла и присадки. Метод определения воды кулонометрическим титрованием по Карлу Фишеру

ГОСТ Р 54418.1-2012 (МЭК 61400-1-2005) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 1. Технические требования

ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений

ГОСТ Р ИСО 16889-2011 Гидропривод объемный. Фильтры. Метод многократного пропускания жидкости через фильтроэлемент для определения характеристик фильтрования

ГОСТ 18854-94 Подшипники качения. Статическая грузоподъемность

ГОСТ 18855-94 (ИСО 281-89) Подшипники качения. Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс (долговечность)

ГОСТ 21130-75 Изделия электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления. Конструкция и размеры

ГОСТ 21354-87 Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность

ГОСТ 25301-95 Редукторы цилиндрические. Параметры

ГОСТ 27701-88 Редукторы червячные цилиндрические. Основные параметры

ГОСТ 29285-92 Редукторы и мотор-редукторы. Общие требования к методам испытаний

ГОСТ ИСО 8579-2-2002 Вибрация. Контроль вибрационного состояния зубчатых механизмов при приемке

ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 владелец ветроэнергетической установки (wind turbine owner): Лицо, купившее ветроэнергетическую установку и обеспечивающее ее эксплуатацию. Владелец может заключать контракт с различными юридическими лицами для управления, ремонта и обслуживания ветроэнергетических установок, однако эта особенность не учитывается в настоящем стандарте.

3.2 временные последовательности (time series): Набор ряда временных нагрузок, описывающих различные эксплуатационные режимы ВЭУ. Эти временные последовательности вместе с их соответствующими вероятностями появления определяют историю нагружения ВЭУ во весь период расчетного срока службы, см. 5.1.

3.3 гондола (nacelle): Помещение, расположенное на верху башни горизонтально-осевой ветровой установки, в котором находятся различные элементы, например, трансмиссия.

3.4 двойной подшипник (paired bearings): Два подшипника одного типа в одном месте расположения. При этом их способность выдерживать радиальные нагрузки удваивается, а способность выдерживать осевую нагрузку уменьшается вдвое.

3.5 двухрядный подшипник (double-row bearing): Подшипник с двумя рядами тел качения.

3.6 интерфейс (interface): Границы редуктора, определенные его физическим креплением к другой детали ВЭУ, обменом контрольными сигналами, циркуляцией тормозной жидкости или смазкой.

3.7 коэффициент запаса прочности (LRF) (load reserve factor): Отношение допустимой нагрузки к расчетной для определенной детали. LRF может быть определен расчетным путем по пределу прочности и пределу усталости.

3.8 локальная неисправность (local failure): Неисправность, вызванная превышением максимально допустимой деформации в критической точке.

3.9 максимальная эксплуатационная нагрузка (maximum operating load): Максимальная нагрузка, определенная вариантами проектных нагрузок при анализе усталостного напряжения (см. ГОСТ Р 54418.1).

3.10 максимум (ultimate): Ограничение числа передач, которое обычно связано с максимумом нагрузочной способности, как определено в ГОСТ Р 54418.1, пункт 3.52.

3.11 маркировка расположения подшипника (bearing position designations): Следующие аббревиатуры могут быть использованы для определения расположения подшипника (расположение вала определено в пункте 3.22):

RS: размещенные на стороне ротора (обычно наветренная сторона);

GS: размещенные на стороне генератора (обычно подветренная сторона).

В случае сдвоенных подшипников могут быть применены следующие аббревиатуры:

IB: расположенные внутри (контактное крепление внутри по отношению к валу);

ОВ: расположенные снаружи (контактное крепление снаружи по отношению к валу).

3.12 матрицы дождевого потока (rainflow matrices): Матрицы дождевого потока, в которых усталостные нагрузки представлены при помощи двух пространственных матриц, содержащих количество циклов событий с поддиапазонами средних значений и амплитуд за цикл (см. А.4.1).

3.13 метод локального напряжения (local stress method): В методе локального напряжения уровни напряжения определяются анализом секции или детали в критической точке неисправности.

3.14 нагрузочная способность (характеристика) редуктора (characteristic load): Допустимая нагрузка на входном или выходном валах.

3.15 неупорный подшипник (non-locating bearing): Подшипник, фиксирующий только радиальную нагрузку ("плавающий подшипник").

3.16 поставщик смазки (lubricant supplier): Юридическое лицо, поставляющее производителям редукторов, производителям и владельцам (пользователям) ветроэнергетических установок смазку для редукторов ветроэнергетических установок. Поставщик смазки отвечает за ее качество и особенности сопряжения смежных поверхностей, но не обязательно производит все составляющие смазки или готовый продукт.

3.17 предельная нагрузка (extreme load): Расчетная нагрузка любого происхождения (эксплуатационного или неэксплуатационного), имеющая наибольшее абсолютное значение соответствующей составляющей нагрузки. Может являться составляющей силы, составляющей момента, моментом или результирующей силой.

3.18 производитель ветроэнергетических установок (wind turbine manufacturer): Юридическое лицо, осуществляющее проектирование, производство и реализацию ветроэнергетических установок и ответственное за обеспечение соответствия редукторов требованиям настоящего стандарта.

3.19 производитель подшипника (bearing manufacturer): Юридическое лицо, производящее (а также, как правило, поставляющее) подшипники для редукторов ветроэнергетических установок, и ответственное за конструкцию и эксплуатационные характеристики подшипника.

3.20 производитель редуктора (gearbox manufacturer): Юридическое лицо, осуществляющее проектирование, производство редуктора и его деталей. В проектирование, производство редуктора и его деталей могут быть вовлечены несколько юридических лиц, однако эта особенность не учитывается в настоящем стандарте.

3.21 расчетный срок службы редуктора (gearbox design lifetime): Промежуток времени, в течение которого должен соблюдаться критерий непревышения предела прочности для материала деталей редуктора. Некоторые подлежащие ремонту и быстроизнашиваемые детали могут иметь меньший расчетный срок службы, чем срок службы, установленный для редуктора в целом.

3.22 расчетная нагрузка редуктора (gearbox design load): Нагрузка, при которой не нарушается предел прочности любой детали редуктора. Она равна нагрузочной способности, умноженной на частный коэффициент безопасности нагрузки (см. пункт 6).

3.23 орган по сертификации (certification body): Сертификационная организация, которая проводит оценку (подтверждение) соответствия редукторов ветроэнергетических установок требованиям стандартов.

3.24 упорный подшипник (locating bearing): Подшипник, поддерживающий осевые силы в обоих направлениях ("фиксирующий подшипник").