ГОСТ Р 54418.4-2013 Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 4. Проектирование трансмиссий ветроустановок. Технические требования

     5.3 Процесс разработки

Проектирование трансмиссии ветровой турбины - это итерационный процесс, который связывает исходные данные от ключевых поставщиков, таких как производитель ветровой турбины, производитель коробки передач, производитель подшипника и поставщик смазки. Для достижения наилучшего качества проекта все основные участники разработки должны быть вовлечены в процесс проектирования системы как можно раньше. Принципиальная схема процесса проектирования трансмиссии ветровой турбины показана на рисунке 4.

В ходе процесса разработки каждая группа должна провести критический системный анализ (например, анализ типа отказа и его последствий, FMEA) для определения допущений, которые сильно повлияют на корректность проектирования, производства и эксплуатации коробки передач. Документированный процесс, согласованный производителем коробки передач и производителем ветровой турбины, должен быть применен для определения и оценки таких показателей, как риски или надежность. При изменении проекта должны быть указаны только заменяемые детали и их влияние на систему. Системный анализ должен включать:

- варианты расчетной нагрузки;

- архитектуру системы;

- интерфейсы;

- требования интерфейса;

- функциональные требования каждого элемента;

- потенциальные виды отказов;

- потенциальные последствия неисправностей;

- ограничения на срок службы деталей;

- виды смазки и охлаждения;

- требования качества производства;

- сервис и техническое обслуживание;

- контроль;

- доставку;

- установку;

- пусконаладочные работы.

Первый этап процесса разработки ветровой турбины включает выбор конструкции ротора, конфигурацию трансмиссии, методику ограничения крутящего момента и мощности и архитектуру системы управления. Ротор преобразует энергию ветра в момент и другие нагрузки, а такие проектные нюансы могут существенно определять первоначальную концептуальную конструкцию. Задание первоначальной конструкции ротора, определение моментов и усилий, расчет системы автоматического регулирования позволяют сделать первую итерацию концептуализации коробки передач, расчетная рабочая зона (характеристика) и эксплуатационные характеристики которой определяются на основе определенных нагрузок.

Концепция коробки передач образует базис для создания модели трансмиссии, включая интерфейсы и допущения в интерфейсах, что отмечено в 6.1.1. На основании этого описания варианты расчетной нагрузки (DLC) могут быть определены в соответствии с ГОСТ Р 54418.1, а более детализированные расчеты нагрузок будут произведены для определения расчетных нагрузок при уже определенном интерфейсе (см. 6.2.2). На нагружение ветровой турбины значительно влияют система управления и вид регулирования, поэтому в дальнейших расчетах следует учитывать их влияние на нагрузку. Окончательное определение расчетной нагрузки обычно делается по результатам испытаний динамических характеристик для различных условий эксплуатации. Результаты испытаний динамических характеристик должны быть обработаны и представлены в виде эпюр усталости, матриц дождевого потока или гистограмм длительности нагрузки и других описаний и эксплуатационных характеристик.

Первоначальный расчет коробки передач может быть произведен при определении и спецификации нагрузок и эксплуатационных характеристик, так как конструкция коробки передач существенно влияет на динамику турбины. В результате этого расчета должен быть определен один или несколько прототипов коробок передач, которые должны быть исследованы на заводском испытательном стенде производителя коробок передач (см. 8.2).

Программа испытаний должна подтвердить расчетные нагрузки и правильность конструкции коробки передач с учетом неполной согласованности решений производителей ветровой турбины, трансмиссии и подшипника. Результаты испытания заводского прототипа должны быть запротоколированы. Если испытания элементов или подсистем важны (для обоснования подшипника, систем смазки и т.д.), они могут быть проведены параллельно с процессом разработки.

После испытаний проводится экспертиза проекта, в ходе которой может быть проведен повторный анализ результатов испытаний.

После положительного заключения экспертизы должны быть проведены полевые испытания ветровой турбины для уточнения параметров коробки передач. В ходе этих испытаний могут быть уточнены те вопросы, которые не могли быть выявлены при заводских испытаниях.

Если результаты и заводского, и полевого испытаний удовлетворительны, то может быть определена программа испытаний стандартной серийной продукции - коробок передач. Программа испытаний должна соответствовать требованиям к испытаниям серийной продукции (см. 8.4).