ГОСТ Р 54418.23-2019 (МЭК 61400-23:2014) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 23. Полномасштабные испытания лопастей ротора на прочность

     9 Определение испытательной нагрузки

9.1 Общие положения

Для каждого испытания нагрузка должна быть отражена в плане испытания. Должна быть обеспечена необходимая информация, позволяющая оценить испытательную нагрузку относительно целевой нагрузки. Должны быть заданы шесть компонентов нагрузки, включая фазу и частоту, для генерирования комбинированных условий нагрузки. Должна быть четко определена относительная система координат для компонентов нагрузки (см. раздел 4). Большой прогиб лопасти во время испытания, как правило, приводит к изменению направления и увеличению нагрузки (см. приложение A). Эффект изменений направления нагрузки должен быть корректно учтен при подготовке планов испытания, отчетов и определения погрешности по 10.1.3.

Необходимо определить значение испытательной нагрузки с учетом того, что при испытании должно быть подтверждено, что лопасть способна выдерживать целевую нагрузку. Необходимо проверить, на каких участках лопасти испытательная нагрузка равна или превышает целевую. Поскольку отличие целевой и испытательной нагрузок зависит от участка лопасти, то оценку следует выполнять на всех областях лопасти, подвергающихся испытанию (примеры см. в приложении C).

Нагрузки на критические механические и электрические подсистемы, такие как тормоза и компоненты защиты от возгорания, часто отличаются по характеристикам от общей нагрузки на лопасти, и могут потребоваться дополнительные уточнения и специальные испытания. Маловероятно, что для оценки целостности подсистемы достаточные условия нагрузки будут обеспечены стандартными испытаниями. Для моделирования специальных условий нагрузки могут потребоваться дополнительные испытания, включая кручение и радиальную нагрузку. Для систем, отказы которых могут привести к небезопасному функционированию установки, могут потребоваться дополнительные проверки соответствующего уровня целостности конструкции. Суммарное повреждение не должно приводить к функциональным отказам подсистем. Нагрузки для испытаний подсистем лопастей в настоящем стандарте не рассмотрены.

9.2 Влияние нагрузки

Если испытательная нагрузка сконцентрирована на ограниченном числе участков лопасти, эти участки могут быть перегружены или повреждены. По этой причине данные, полученные на этих участках лопасти, не включают в общий анализ или оценку результатов. Длина (в продольном направлении) поврежденных участков может быть оценена вычислениями или измерениями.

Допустимо предположение, что длина этих участков может достигать трех четвертей длины хорды по обеим сторонам лопасти. Поэтому при разработке суппорта необходимо учитывать участки, особо чувствительные к потере устойчивости (например, задняя кромка при сжатии).

Также вышеуказанные требования относятся к ситуации, когда для испытаний выполнены специальные модификации лопасти (см. раздел 6).

9.3 Нагрузка при статических испытаниях

При статических испытаниях испытуемая область должна быть нагружена по каждому из наиболее критических условий проектной нагрузки с учетом различия в серии изготовленных лопастей и отличия между лабораторными условиями и реальными условиями окружающей среды (см. 8.3.1 и 8.3.3).

При различных распределениях или направлениях нагрузки необходимо рассматривать разную предельную нагрузку в каждой испытуемой области. Распределения нагрузки см. в C.1 (приложение C).

Следует отметить, что лопасть может быть более чувствительна для определенных направлений приложения нагрузки. Максимальную нагрузку лопасть должна выдерживать во всех направлениях. Поскольку у многих материалов, используемых для изготовления лопасти, происходит снижение прочности с увеличением длительности нагрузки, продолжительность испытательной нагрузки должна быть как минимум в течение времени действия пиковой проектной нагрузки. Если есть достоверная информация о продолжительности расчетной пиковой нагрузки лопасти, то испытательные нагрузки и их продолжительность основывают на ней, если данных нет, то время воздействия нагрузки должно быть не менее 10 с.

Все участки считают выдержавшими испытание, если нагрузка в процессе статического испытания равна или превышает целевую нагрузку. Если при нагрузке, превышающей целевую, произошло повреждение, то допускается провести ремонт перед испытанием на усталость.

9.4 Нагрузка при испытании на усталость

В испытуемых областях нагрузка должна быть такой, чтобы создавать накопленное усталостное воздействие, равное накопленной усталости при целевых нагрузках. Испытательные нагрузки выбирают таким образом, чтобы сократить время испытания.

Уменьшая число циклов в процессе испытания, увеличивают нагрузку, создавая условия испытаний возможно более близкими к реальным условиям эксплуатации.

Увеличение числа циклов теоретически должно привести к эквивалентному суммарному усталостному воздействию, с учетом следующего:

- максимальные значения усилия или напряжения могут превзойти статическую прочность материала и, следовательно, привести к статическому повреждению;

- усилие или напряжение может быть столь высоким, что предположение о линейности между нагрузкой и напряжением становится неприменимым, как в случае с продольным изгибом;

- внутренний нагрев сильнонапряженных участков.

В случае приложения нагрузки с переменной амплитудой эти состояния могут быть достигнуты при относительно низком коэффициенте увеличения нагрузки. В этом случае допускается далее увеличивать только частоту нагрузки, а амплитуда должна оставаться постоянной.

Средняя нагрузка при испытании на усталость должна быть максимально приближенной к средней нагрузке в условиях эксплуатации.

Участки лопасти считают выдержавшими испытание, если теоретическое воздействие (например, суммирование Майнера) во время испытания на усталость равно или превышает теоретическое воздействие, основанное на целевой нагрузке.

Теоретическое испытательное воздействие допускается определять суммированием воздействия всех испытаний.

Когда некоторые участки лопасти разрушаются после воздействия на них теоретической испытательной нагрузки, которая превышает или равна разрушающей, эти участки считают выдержавшими испытание. Испытание лопасти допускается продолжать до достижения разрушения на других участках.

В случае разрушений, вызванных нагрузкой, превышающей целевую, допускается ремонт. Последствия любого ремонта должны быть оценены.