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

Приложение C
(справочное)

     
Определение испытательной нагрузки

C.1 Статическая целевая нагрузка

Диапазон нагрузок выбирают исходя из развития событий по наихудшему варианту. Направление и величину расчетных нагрузок необходимо выбирать таким образом, чтобы они перекрывали этот диапазон. Затем расчетные нагрузки необходимо уточнить с учетом погрешностей, связанных с приложением испытательной нагрузки, влиянием окружающей среды и отличием лопастей друг от друга.

В следующем примере нагрузка ограничена только нагрузками вдоль размаха лопасти и в направлении, перпендикулярном к оси несущей поверхности. Для проверки сопротивления лопасти этой нагрузке в любом запланированном состоянии необходимо вычислить результирующий вектор нагрузки. В примере на рисунке C.1 приведена диаграмма крутящего момента для типовой лопасти. Диаграмма выполнена по данным нагрузки при 10 различных условиях. Линии показывают нагрузку вдоль размаха лопасти. Результирующий вектор нагрузки определен вокруг оси лопасти с шагом 15°. Он показывает, что при испытании только по направлению вдоль размаха лопасти и в направлении, перпендикулярном к оси несущей поверхности, расчетная нагрузка не перекрывается.

     
Рисунок C.1 - Полярная диаграмма диапазона нагрузок типовой лопасти

C.2 Нагрузка при испытании на усталость

Для каждой испытуемой части лопасти должно быть показано, что повреждение в результате испытательной нагрузки более или равно повреждению от целевой нагрузки.

Для определения влияния системы нагрузки, она должна быть преобразована в напряжение или усилие.

Для того чтобы избежать накопления погрешностей, повреждения от испытательной и целевой нагрузок определяют идентичными методами.

На практике все части лопасти не могут быть тщательно испытаны. Критерием необходимости испытания определенных участков лопасти может быть запас прочности на данных участках.

Запас прочности выражают в виде коэффициента усталостного напряжения . Это коэффициент, на который необходимо умножить нагрузку, для получения повреждения, эквивалентного единичному. Поскольку определение повреждения является нелинейным процессом, то определяют итерациями. В областях с высоким коэффициентом присутствует большой запас от усталостного разрушения, поэтому необходимость испытания этих участков менее важна. Если коэффициент близок к единице, то область критична из-за усталости и требуется проведение испытания.

Для правильного испытания заданной области испытательная нагрузка должна быть не менее целевой нагрузки. Это означает, что для испытания на усталостную нагрузку должен быть менее для целевой усталостной нагрузки.

Соотношение между целевой нагрузки и испытательной нагрузки допускается определять как функцию . Коэффициент относительного усталостного напряжения вычисляют по формуле

,                                                        (C.1)

где - коэффициент усталостного напряжения целевой нагрузки;

- коэффициент усталостного напряжения испытательной нагрузки.

Во всех областях, где более единицы, лопасть должна быть испытана.

В качестве примера проводят оценку испытательной нагрузки для типовой лопасти длиной 62,5 м. Приведенный пример относят только к нагрузке лопасти в продольном направлении. Оценку испытательной нагрузки проводят для последовательного одноосевого нагружения, при котором лопасть нагружают только в плоскостном направлении и в направлении смещения. Для лопасти длиной 62,5 м напряжение вычисляют через каждые 2 м в 26 областях, распределенных по окружности хорды вдоль размаха лопасти. По результатам испытаний определяют коэффициенты .

Определяют износ лопасти после 20 лет службы. представлены на контурной диаграмме на рисунке C.2. В данном примере области со значением менее 1,4 признают критическими.

Рисунок C.2 - Расчетный