风机力和力矩可靠测量 风机力和力矩可靠测量 | HBM

风力涡轮机的力和力矩

随着时间的推移产生的数十亿交变载荷,特别是海上风力涡轮机,非常容易受到极端负荷。一个新的风力涡轮机在进行认证时,必须符合风力涡轮机国际标准 IEC 61400。风力涡轮机产生的力和力矩特别高–有时力高达 5 MN,弯矩高达 5 MNm,必须要加以保护。力和力矩以张力的形式作用在部件之间和部件表面上,也就是说,振荡频率非常低。

螺栓连接是其中的关键因素

吊篮和传动系、电气部件以及转子叶片、塔架和基础的部件通常用钢制螺栓连接在一起。螺栓需要承受极大的荷载,也是风机安全运行的关键因素。由于采用螺栓连接,各部件之间会产生相对力和力矩。拧紧力矩必须要确保在合适的范围内,使螺栓连接能够承受上亿次的交变载荷循环。

安装在风力涡轮机上的螺栓有多钟尺寸规格。例如,M12 螺栓,但大多数都较大,如M27,M36和M48,甚至使用 M64 或 M72螺栓。按ISO 898-1,螺栓大多为 10.9 指定属性类,按照 ISO 898-2,螺母为 10 属性类。

操作过程中监控螺栓连接

HBM KMR 系列力垫圈 用于测量动态和静态的压缩力,特别适合用于螺栓紧固力监测。例如轮毂和转子叶片之间紧固力。KMR 采用应变测量技术,极为坚固耐用,保护等级高达 IP67。对于更大的螺栓连接,可采用 C6A 力传感器 并采用相同方式安装。

螺栓安装时也需要采用测量技术,特别是拧紧扭矩和预紧力测量。螺栓拧紧时,经常需要使用高达 2000 bar 螺栓张紧缸。HBM P2V 压力传感器能够精确地测量施加的压力,这也是拧紧扭矩的关键参数。

此外,必须对螺栓张紧缸进行校准,HBM TTS 扭矩扳手可对拧紧扭矩进行校准,以确保拧紧力矩正确。详细信息见 DKD-R 3-7。

另外,HBM 还提供多种参考传感器用于扭矩校准,使其符合国家标准。例如 TN, TB1 和 TB2。等。以及高精度的测量放大器如 DMP41, MGCplus ML38B 或 QuantumX MX238B

用于机械负载测量的传感器

风力涡轮机部件需要承受极端的机械负荷。应变片和应变传感器是这些负载测量的最佳方法。

应变片

应变片或应变传感器是测量风力涡轮机低频振荡的最佳方法。风力涡轮机低频振荡主要是在 0 到 0.5赫兹之间,应变原理能更有效地进行测量。HBM 可提供电阻和 光纤应变片, 以及混合系统。

另外,在风力发电领域,应变片还可用于风力涡轮机齿轮的负载测量,以便对变速箱进行相应的优化。

应变传感器

将应变片封装在弹性体里制成的应变传感器更耐用。HBM 还提供了集成应变片和放大器的 SLB700 应变传感器,非常容易安装,可对非常高的力和力矩进行测量。其采用分力测量方式,典型的应用为风力涡轮机偏航制动器。

IEA Wind Task 35

HBM“IEA Wind”国际论坛的 “风力涡轮机和部件测试”工作组成员。该工作组工作重点在于齿轮箱和发电机和转子叶片载荷等测试,寻求并制定指导方针和建议等。以测试在风力发电机及部件在现场受控环境中承受的负载,以验证系统或组件功能、可靠性和耐久性。

了解详情请点击: www.cwd.rwth-aachen.de/1/iea-wind/