Специфика эксплуатации ветроэнергетического оборудования предопределяет необходимость в доскональной проверке механической прочности всех входящих в систему нагруженных компонентов. Преобладающее количество отказов установок, использующих силу ветра для генерации электроэнергии, происходит из-за комплекса интенсивных внешних воздействий в сочетании с высокоскоростным вращением лопастей. Ливни, обледенение, вибрация, температурные перепады, шквальные порывы ветра, столкновения с птицами ускоряют износ оборудования, не рассчитанного на восстановление и ремонт.
Проверку механической стойкости ветровых турбин проводят для определения безопасного эксплуатационного ресурса объектов «зеленой энергетики». По истечении указанного периода эксплуатацию прерывают, независимо от технического состояния. Проектирование ветроэнергетических установок предполагает, что в рамках ресурса невозможно разрушение подвижных и статичных элементов конструкции.
Особенности проверки механической стойкости ветрогенераторов
Результатом внешних воздействий являются деформации, повреждения и растрескивания лопастей. От контакта с атмосферной влагой расслаиваются выполненные из композитов детали, появляется коррозия подшипников и компонентов редукторов. В итоге увеличивается нагрузка и внутренние напряжения. Определение эксплуатационного ресурса ветровых турбин сопряжено с учетом совокупности всех гравитационных, аэродинамических, механических, инерционных воздействий.
Механическую стойкость и срок службы ветровых турбин определяют расчетным путем или посредством испытаний. Лабораторные исследования предоставляют возможность на практике оценить характеристики элементов и материалов, из которых изготовлены ветровые турбины. Базой для проведения тестов служат международные и отечественные нормативные документы с методиками, разработанными для изучения механической прочности соответствующих материалов.
Испытания решают ряд значимых для проектирования задач с целью определения работоспособности. С применением лабораторного оборудования имитируют характерные нагрузки для получения количественных показателей пределов прочности. Практическое тестирование позволяет установить возможность применения материала в изготовлении компонентов ветровых турбин и минимизировать погрешность в расчетных параметрах.
Типичные характеристики материалов для ветровых турбин, которые изучают с целью определения устойчивости к механическим воздействиям:
Все виды испытаний предполагают получение нормативных значений, которые умножают на частные коэффициенты безопасности, обеспечивающие ресурсный запас на случай превышения до аварийных величин. Коэффициенты регламентирует ГОСТ Р 54418.1, в котором детально изложены принципы проектирования ветроэлектрических установок. Документ приводит коэффициенты для нормальных и аварийных ситуаций при воздействии благоприятных и неблагоприятных нагрузок.
Лабораторное оборудование для испытаний ветровых турбин
Для получения численных показателей механической прочности компонентов ВЭУ требуются:
- Универсальная испытательная установка. Широкие технические возможности многофункциональной лабораторной установки обеспечены интеграцией режимов, имитирующих все вариации статических эксплуатационных воздействий. Равномерно или с постепенным нарастанием мощности и скорости установка сдвигает, прокалывает, изгибает, растягивает, отслаивает, сжимает и отрывает. Многозадачность обеспечена простейшей перенастройкой и оперативной сменой оснастки с унифицированными крепежными приспособлениями.
- Аппарат для усталостных испытаний. Машина моделирует циклические усилия с целью определения предела выносливости изделий, материалов. Установка генерирует циклы воздействий гармонического и импульсного типа, серии ударов. Для ветроэнергетической отрасли ресурсные испытания – одно из основных определений.
- Маятниковый копер. Аппарат со свободно вращающимся маятниковым механизмом предназначен для измерения энергии, расходованной на разрушение материала, изделия единственным ударом. В зависимости от модификации искомый параметр отображается на аналоговом циферблате или цифровом экране. Опционально к установке поставляется защитное ограждение с устройством, блокирующим исследования в случае незакрытой дверцы.
- Приспособления и зажимы. Специализированные зажимные устройства и фиксирующие конструкции значительно ускоряют процедуры установки и смены образцов, гарантируют надежность крепления, точность центрирования в соответствии с типом исследования, разновидностью материала, направления прилагаемого усилия.
Консультации и ценные советы менеджеров-экспертов, работающих в компании «ГОСТ», помогут выбрать основные и вспомогательные машины, сопутствующие атрибуты для производственных и учебных лабораторий, сертификационных центров.
