Determinação confiável de forças e momentos em turbinas eólicas

As turbinas eólicas offshore, em particular, estão sujeitas a cargas extremas e sofrem vários bilhões de ciclos de carga alternados ao longo do tempo. Para que uma nova turbina eólica obtenha homologação, deve cumprir os requisitos abrangentes do padrão internacional para turbinas eólicas IEC 61400, que descreve uma turbina eólica como "componente elétrico, máquina ou edifício" ou uma turbina eólica ". As forças e os momentos que ocorrem nas turbinas eólicas são particularmente altos - a proteção deve ser fornecida contra forças de até 5 MN e momentos de 5 MNm ou mais. As forças e os momentos ocorrem entre os componentes, bem como sobre as superfícies dos componentes sob a forma de tensão - ou seja, como oscilação de frequência muito baixa.

Os componentes na gôndola e no conjunto de transmissão, os componentes elétricos, bem como as pás do rotor, torres e fundações são normalmente unidos por parafusos, pois são feitos de aço. Os parafusos estão sujeitos a grandes cargas. Eles asseguram as subfunções chave e, como tal, asseguram a funcionalidade geral da instalação. Forças e momentos relativos ocorrem entre os componentes como resultado das conexões dos parafusos.O torque de aperto também deve ser assegurado, de modo que a conexão do parafuso possa suportar de forma otimizada os muitos ciclos de carga alternados.

Os tamanhos de parafusos instalados em turbinas eólicas variam. Os parafusos de tamanho M12 são usados, embora a maioria seja maior, como M27, M36 ou M48. Em alguns casos, até os parafusos M64 ou M72 são utilizados, por exemplo, em torres de com estrutura tubular em treliça.Os parafusos são tipicamente especificados para a classe de propriedade 10.9 conforme ISO 898-1 e as porcas para a classe de propriedade 10 conforme ISO 898-2.

Anéis de força série HBM KMR medem as forças de compressão estáticas e dinâmicas e são particularmente adequadas ao monitoramento das forças de fixação em parafuso. Com seus anéis de força KMR, a HBM fornece uma solução para o monitoramento efetivo das muitas juntas de flanges, como aquelas entre segmentos de torre ou entre o cubo e as pás do rotor. Estes componentes duráveis, especificados com proteção IP67, atuam como "anéis inteligentes", usando tecnologia de strain gauge. Os sinais dos anéis de força podem ser complementados por um amplificador de medição adequado. Para parafusos ainda maiores, Os transdutores de força C6A podem ser usados da mesma forma que a série KMR.

A tecnologia de medição também é utilizada ao montar os parafusos, especialmente para medir o torque de aperto e a força de pré-esforço de instalação. Os cilindros de tensão de parafusos que funcionam com pressões muito altas de até 2000 bar são freqüentemente utilizados ao apertar os parafusos nas flanges do anel. Para esta faixa de medição de pressão, a HBM oferece o P2V, um transmissor de pressão altamente preciso e robusto capaz de garantir com precisão a pressão aplicada correta, que é o parâmetro-chave em termos de torque de aperto.

Além disso, as configurações do cilindro de tensão do parafuso devem ser rastreadas para garantir que seus torques de aperto também estejam corretos. Uma chave chamada de chave de transferência de torque tipo TTS da HBM pode ser usada para rastrear o torque real de uma ferramenta de torque, como um cilindro de tensão de parafuso ou uma chave de torque. Os detalhes sobre isso estão definidos na diretriz alemã DKD-R 3-7.

Como esses torques podem ser rastreados até o padrão nacional no PTB do National Metrology Institute da Alemanha? A HBM trabalha em estreita colaboração com o PTB neste campo, fornecendo transdutores de torque de referência, como os tipos TN , TB1 e TB2 .A HBM também oferece amplificadores de medição de alta precisão, como o DMP41, MGCplus ML38B ou QuantumX MX238B.

Os componentes da turbina eólica estão sujeitos a carregamento mecânico pesado. Os strain gauges e os transdutores de deformação são usados para medir tais cargas.