IEC61400-23風(fēng)輪葉片與尺寸結(jié)構(gòu)試驗(yàn)解析

1、IEC 61400-23風(fēng)力發(fā)電機(jī)組第23部分：風(fēng)輪葉片與尺寸結(jié)構(gòu)試驗(yàn)1 范圍此技術(shù)規(guī)范考慮了以下試驗(yàn)：靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)；疲勞試驗(yàn)；其它決定葉片屬性的試驗(yàn)。此技術(shù)規(guī)范中沒(méi)有計(jì)劃以下內(nèi)容：獲得試驗(yàn)設(shè)備的詳細(xì)規(guī)范；包括強(qiáng)度試驗(yàn)所有方面內(nèi)容的詳細(xì)工作指導(dǎo)；用于建立葉片和 / / 或部件的基本原料或疲勞設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)； 取代嚴(yán)格的設(shè)計(jì)程序；從事機(jī)械裝置功能試驗(yàn)。2 普通原理試驗(yàn)?zāi)康娘L(fēng)力機(jī)葉片試驗(yàn)的基本目的是證明確定的風(fēng)力機(jī)葉片達(dá)到一個(gè)合理的水 平，制造商依照一個(gè)確定的規(guī)范，參考特殊極限狀態(tài)，或更好的，規(guī)定可靠 性，驗(yàn)證沒(méi)有達(dá)到特殊極限狀態(tài)因此確保葉片擁有設(shè)計(jì)中提供的強(qiáng)度和服役 年限。必須證明葉片能夠承受在其服役

2、年限中預(yù)期將要經(jīng)歷的最終載荷和疲 勞載荷。極限狀態(tài)建立和評(píng)估試驗(yàn)載荷，確定數(shù)量的設(shè)計(jì)信息必須被知道。通常葉片依照一些實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)或條款設(shè)計(jì)例如 IECIEC 61400-161400-1 使用 ISOISO 23942394 原理定義的 極限狀態(tài)和部分系數(shù)， 需要獲得被應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)的設(shè)計(jì)評(píng)估。 簡(jiǎn)單的說(shuō)， 極限狀態(tài)是一個(gè)結(jié)構(gòu)能構(gòu)承受并依然符合設(shè)計(jì)要求的最大載荷。 放映不確定 性的部分系數(shù)被選擇至少在原則上用于確保可能的達(dá)到的極限狀態(tài)低 于結(jié)構(gòu)的確定評(píng)估規(guī)定。依照這些，如果當(dāng)葉片暴露在測(cè)試載荷下，典型的 設(shè)計(jì)載荷，沒(méi)有達(dá)到極限狀態(tài)葉片將通過(guò)試驗(yàn)。實(shí)際約束實(shí)際執(zhí)行試驗(yàn)可能受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的影響。

3、一些重要情況列出如下：葉片上的載荷分布只能被近似的模擬；試驗(yàn)的時(shí)間可能是一年或更少；只有一個(gè)或很少的葉片能被測(cè)試；確定的故障很難被察覺(jué)。試驗(yàn)結(jié)果測(cè)試了什么依照設(shè)計(jì)計(jì)算，葉片必須能承受設(shè)計(jì)載荷。在這些設(shè)計(jì)計(jì)算中一些 固有的假定可能被使用：壓力或張力被正確計(jì)算或適當(dāng)?shù)墓浪?；所有相關(guān)原料和詳細(xì)資料的強(qiáng)度和疲勞阻抗分類被正確的評(píng)估和保存；用于計(jì)算強(qiáng)度的強(qiáng)度和疲勞公式是正確的或保守的；產(chǎn)品依照設(shè)計(jì)要求。沒(méi)有測(cè)試什么在尺寸結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中以下不會(huì)被測(cè)試（和檢驗(yàn)） ：設(shè)計(jì)載荷的有效性；在試驗(yàn)中不同環(huán)境條件的影響；結(jié)果中的離散情況；生產(chǎn)或設(shè)計(jì)中的可能的改變。3 葉片數(shù)據(jù)概述一般來(lái)說(shuō)，葉片將通過(guò)繪圖，規(guī)范和部分清單來(lái)

4、描述。也包括可能用到 的操作，起吊和存儲(chǔ)說(shuō)明書(shū)。外部尺寸和接觸面葉片的尺寸能通過(guò)繪圖來(lái)更好的說(shuō)明，至少給定以下信息（例見(jiàn)圖1 1）：從葉根到葉尖的長(zhǎng)度；螺栓樣式和葉根接觸面尺寸；弦和螺旋分布。對(duì)于評(píng)估全部空間包絡(luò)面和要求必須執(zhí)行試驗(yàn)，最大預(yù)期葉片偏差和載 荷將被提供。3W4.EiC圖 1 1外部尺寸和接觸面的繪圖實(shí)例葉片特性特別的，以下將被詳細(xì)說(shuō)明用于試驗(yàn)和評(píng)估目的:Blide dimension*rLC4.；LC -C.爭(zhēng) -L55 V.CrM弋丄* J時(shí)-HatDS-hiinTiNri. -,EStitir ebsSW-C1SW-USILfj-lLiiie*: chordL35%丄BS%

5、knffi*- pcwhrTH-LT p薊晤w ImhIMIIro4lC2OUIH* iB-nelErMkde rw1BHC:Bal! Iiate Criie-2怡Li侶b riiH峪n前p阿benSW-CP1Shew w:b ttari chtrcl丄杯fEh昭Chrtl5clui他ram.i口U.K人亡占4LC-CLareil chodL35 *&-ChrdMS5IIpdiiihNurler Nuniaercrl lahsSheMir peb nd辱呻溝戦証聞11SIV-CPZ 5htirpotMEihiIECTCWWG8IMng pf ftotar 3Mai Rolcf ilfe

6、del*ul:Im *r -f IKj _Inw!-Psg-uiiai,i -*JLHKBl MBW W9 wia -MB! 百SW-L1V唯左-1iraTxE至少在包括載荷應(yīng)用部分的 5 5 個(gè)葉片分布區(qū)域的輪廓幾何學(xué)；主要內(nèi)在部件的位置和屬性；原料的使用；原料的分布；基本制造過(guò)程特點(diǎn)；層積和夾心結(jié)構(gòu)的成分；鋼鐵和金屬部件；扣件；接縫部分；至少在 5 5 個(gè)葉片分布區(qū)域的以下交叉組合屬性： 彈性范圍， 彎曲硬度原則， 主軸位置， 扭轉(zhuǎn)硬度， 切變中心；總質(zhì)量和質(zhì)量分布；重心位置；自然頻率(第 1 1 和第 2 2 平放并刀口向上，第 1 1 扭轉(zhuǎn))；主要屬性公差。對(duì)于強(qiáng)度基礎(chǔ)試驗(yàn)，在各個(gè)被選

7、擇的交叉部分的相關(guān)強(qiáng)度將被給定。原料數(shù)據(jù)在試驗(yàn)范圍內(nèi)使用的原料的相關(guān)強(qiáng)度和 / / 或疲勞公式和彈性屬性將被給 定。疲勞方面包括適當(dāng)?shù)?S-NS-N 公式、循環(huán)計(jì)算程序、適當(dāng)?shù)膿p傷總和模型、 R R比例影響等。設(shè)計(jì)載荷和條件概述試驗(yàn)載荷通常是描述一個(gè)特殊載荷情況的離散受力位置的氣動(dòng)分布 和慣性葉片力矩的縮影。對(duì)于載荷基礎(chǔ)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)載荷將被指定，然而 對(duì)于強(qiáng)度基礎(chǔ)試驗(yàn)它們是不必要的。 應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)載荷中包括的所 有部分安全因素都將被公告。載荷情況各個(gè)設(shè)計(jì)載荷情況都將被定義為 6 6 個(gè)載荷部分( F Fx,F,Fy,F,Fz, , M Mx,M,My和 M Mz)沿著葉片翼展方向允許在被測(cè)試

8、的確定區(qū)域的試驗(yàn)載荷被正 確的估計(jì)。 6 6 個(gè)載荷部分將被給定，包括結(jié)合載荷情況產(chǎn)生的必需的相位和頻率信息。然而，并不是所有載荷都是重要的，不是所有載荷在試 驗(yàn)期間都會(huì)被用到。與載荷成分相關(guān)的坐標(biāo)系將被清楚的說(shuō)明。通常， 弦向坐標(biāo)系或轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系將被使用。用于試驗(yàn)?zāi)康?，推薦使用在圖3 3 中的轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系。Key:The loads are aiong and perpendicir：ar to the local blade eljord di actionsr # r、八、|1 |事驚a. b. c local b宮de dir&mionsectors 、* *.豊土著中%0% 紙f

9、 IdEdgese bending moment叫Flapwise bending nloment Mbladetorsion爭(zhēng)rnomentj.一 FFlatwise shear force1 f1Edgewise shenr foceBlade axial (tensile) force Torsional denation Flapwise JAforryiation Lead-log J&foimation圖 2 2 弦向坐標(biāo)系（平放，刀口向上）坐標(biāo)系Key:陷#FKy芒local blade directi on vectorsAfxLeadwise bending mome

10、nt My Flapwise bend ing monie rit MzBlade torsfonai monnent F*Flapwise shear force Fy Leadwi se sh ea r forceFzSpan wise (tensile) force1Ftapwise defomation2Leadwise deformationDeformedblade axisS 7iEC 424/QlUndefcHTnedblade axis* f 13圖 3 3 -轉(zhuǎn)子（側(cè)放，滯后）坐標(biāo)系（首選）環(huán)境條件除載荷外，假定的影響原料行為的設(shè)計(jì)運(yùn)行條件和試驗(yàn)條件（例如 濕度，溫度），將

11、被詳細(xì)說(shuō)明。機(jī)械裝置臨界部件的載荷例如葉尖剎車的特性經(jīng)常不同于葉片的普通載荷可 能需要額外的說(shuō)明和特殊的試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)域單一的試驗(yàn)不能測(cè)試整個(gè)葉片的最佳載荷。 典型載荷需要利用臨界區(qū)域。 以下潛在臨界區(qū)域?qū)⒈豢紤]：部分屬性逐漸改變的葉片外部區(qū)域的舷內(nèi)部分；計(jì)算顯示的與扣件，強(qiáng)度或疲勞壽命有關(guān)的最小保留因素的葉片部 分；如果由氣動(dòng)剎車裝置，葉片包括此裝置的部分，特別是受到這一部 分影響的結(jié)構(gòu)。被測(cè)試的區(qū)域?qū)⒈辉敿?xì)說(shuō)明。特殊葉片修正特殊的葉片修正能被呈現(xiàn)在試驗(yàn)?zāi)康闹?。在疲勞試?yàn)期間在允許的時(shí)間 框架內(nèi)擴(kuò)大試驗(yàn)。在一些情況下，必須擴(kuò)大疲勞載荷可能導(dǎo)致區(qū)域故障沒(méi)有 考慮到試驗(yàn)中來(lái)。在這種情況下，特殊葉片

12、修正將被考慮。修正也可能導(dǎo)致 載荷傳導(dǎo)加強(qiáng)。所有特殊葉片修正將被詳細(xì)說(shuō)明。根部固定在試驗(yàn)中考慮的葉片根部的情況，根部裝配的詳細(xì)資料將被詳細(xì)說(shuō)明。 這包括螺栓規(guī)范和固定程序、篏位長(zhǎng)度、輪轂硬度等。機(jī)械裝置如果結(jié)構(gòu)分界面的機(jī)械裝置被試驗(yàn)，導(dǎo)入載荷提供給葉片的機(jī)械裝置或 適當(dāng)?shù)墓潭ㄔO(shè)備將是首選。額外的裝配、位置和配置機(jī)械或載荷固定裝置的數(shù)據(jù) 將被提供。IEC 425/014 設(shè)計(jì)與試驗(yàn)載荷條件的不同概述葉片設(shè)計(jì)將包括以下載荷部件: 平放曲度力拒； 刀口朝上曲度力拒； 平放方向切變載荷； 刀口向上方向切變載荷； 扭轉(zhuǎn)力拒；線性載荷。載荷導(dǎo)入在試驗(yàn)期間，載荷傳到通常集中在葉片部分的翼展方向。由于載荷集中

13、 和在交叉部分的可能的加強(qiáng)，通常交叉部分的型變可能被預(yù)防，可能改變?nèi)~ 片的局部壓力。這些傳導(dǎo)點(diǎn)將因此遠(yuǎn)離指定的試驗(yàn)區(qū)域。Spanwise圖 4 4 理想和實(shí)際試驗(yàn)載荷的力拒分布的不同彎曲力拒和切變?cè)谠囼?yàn)索具裝備中，載荷載荷被運(yùn)用在受限制的編碼部分，然而理想試 驗(yàn)載荷在繼續(xù)。這導(dǎo)致了翼展方向的部分力矩分布和切變壓力的不同。IEC 426/01Cf平放和刀口向上的聯(lián)合在靜態(tài)和疲勞載荷試驗(yàn)中，應(yīng)用聯(lián)合平放和刀口向上的載荷結(jié)果更具說(shuō) 服力。只通過(guò)應(yīng)用平放曲度力拒或刀口向上曲度力拒，一些區(qū)域的壓力，張 力和/ / 或損傷比例的結(jié)果可能低于設(shè)計(jì)值。線性載荷在運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)的葉片上產(chǎn)生的線性載荷決定與重力和離

14、心力。通常來(lái) 說(shuō)，在試驗(yàn)索具裝置中對(duì)葉片應(yīng)用不能改變重要結(jié)構(gòu)的好的離心載荷是不切 實(shí)際的。由線性壓迫導(dǎo)致的壓力相應(yīng)的降低了。轉(zhuǎn)矩載荷對(duì)于大部分葉片轉(zhuǎn)矩載荷通常很小或可以忽略。 如果它們被認(rèn)為有關(guān)聯(lián)， 它們將被應(yīng)用。更通常的，試驗(yàn)載荷設(shè)備可能在不注意的情況下導(dǎo)致多余的 轉(zhuǎn)矩載荷。這些影響將被評(píng)估。機(jī)械裝置葉片舷外側(cè)的機(jī)械裝置的動(dòng)力環(huán)境是十分復(fù)雜的。在這些舷外側(cè)區(qū)域， 線性載荷是主要的影響并且不能被忽視。在沒(méi)有線性載荷的試驗(yàn)索具裝置 中，機(jī)械結(jié)構(gòu)接觸面可能不會(huì)被適當(dāng)?shù)臏y(cè)試。因此，進(jìn)行包括線性載荷的特 殊試驗(yàn)可能被用于測(cè)試結(jié)構(gòu)接觸面。然而，這些機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)接觸面試驗(yàn) 通常限制于設(shè)計(jì)載荷中非常重要的部件，用于保持來(lái)自額外的復(fù)雜性。環(huán)境條件在試驗(yàn)中的環(huán)境和時(shí)間條件與設(shè)計(jì)情形中的不同。這些條件可能包括：濕度；溫度影響；UVUV 輻射；老化（疲勞和時(shí)間的交互作用） ；灰塵；鹽度；化學(xué)污染物。載荷頻譜和次序5試驗(yàn)載荷概述載荷基礎(chǔ)試驗(yàn)強(qiáng)度基礎(chǔ)試驗(yàn) 靜態(tài)試驗(yàn)載荷表現(xiàn) 疲勞試驗(yàn)載荷表現(xiàn) 靜態(tài)和疲勞試驗(yàn)次序