windenergyheader

آزمایشگاه مواد و پره

پره از مهمترين و گران‌ترين اجزاي توربين بادي بادي مي‌باشد. جنس پره ها معمولا از كامپوزيت بوده و در طول پره خواص كامپوزيت استفاده شده تغيير مي‌كند. رفتار مكانيكي پره مانند خيز، توزيع كرنش و استحكام بسيار پيچيده مي‌باشد. بنابراين در استانداردهاي مربوط به توربين بادي براي اطمينان از طراحي سازه‌اي پره، آزمون‌هاي استاتيكي و ديناميكي مختلفي تعريف شده است. با استفاده از اين آزمون‌ها فرآيند طراحي استاتيكي و ديناميكي پره صحه گذاري شده و قابليت طراحي بهينه و مطمئن تر پره ايجاد مي‌گردد.

پره توربین بادی در طول مدت عمر کاری‌اش، در معرض تعداد بسیار زیادی بارگذاری نوسانی می‌باشد. شکست سازه‌ها بر اثر نیروهای تکرار شونده یا متغیر را خرابی خستگی یا شکست خستگی می‌نامند. به تعداد چرخه‌های بارگذاری یا مدت زمانی که طول می‌کشد، این قطعه دچار خرابی گردد، عمر خستگی گفته می‌شود. عمر خستگی به پارامترهای زیادی وابسته است. به عنوان مثال تاریخچه بارگذاری) مثلا نیروی نوسانی با دامنه ثابت یا متغیر یا بارگذاری تصادفی و ...)، روش ساخت، اندازه قطعه و .... در عمل تخمین دقیق عمر خستگی بسیار سخت است، زیرا برای بسیاری از مواد تغییر کوچک عوامل ذکر شده، تاثیر زیادی بر عمر خستگی دارد. لذا بسیاری از طراحان برای تعیین این عمر، از آزمایش قطعه با ابعاد واقعی تحت شرایط بارگذاری کاری استفاده می کنند. برای پره توربین بادی نیز استانداردهای بین المللی رایج در دنیامانند IEC-61400-23، و همچنین دستورالعمل‌های دریافت گواهینامه طراحی و ساخت پره، آزمون استاتیکی و خستگی آن را الزام می‌کنند.

روش‌های مختلفی برای تعیین عمر پره توربین بادی وجود دارد که در مرجع بیان شده‌اند. عموما پره به گونه‌ای طراحی می‌گردد که طول عمر بیش از 20 سال داشته باشد و عمر خستگی آن در حدود 109 سیکل می‌باشد. نیروی معادل خستگی بوسیله معادل سازی خرابی در طول 20 سال و با توجه به طیف بارگذاری پره انجام ‌می‌گیرد. در راستای تخمین بهتر این عمر، آزمون‌هایی نیز بر روی زیر مجموعه های پره نیز انجام می‌گیرد که در مرجع آزمون زیرقطعات پره به صورت تجربی بیان شده است.

به منظور انجام پژوهش در زمینه فوق نیاز به دستگاه خستگی مواد و دستگاه آزمون پره توربین بادی می‌باشد. به کمک کارشناسان پژوهشکده هوا-خورشید، هم اکنون این آزمایشگاه دارای یک دستگاه آزمون خستگی کششی-فشاری از نوع سروهیدرولیک و یک دستگاه آزمون استاتیکی و خستگی پره توربین بادی می‌باشد. همچنین یک دستگاه آزمون خستگی از نوع Voice Coil Actuator نیز در حال ساخت و ارتقا می‌باشد. مشخصات این تجهیزات در ادامه ارائه شده است.

جدول 1: مشخصات دستگاه آزمون خستگی سروهیدرولیک

Servo Hydraulic Fatigue Test Machine

Type

Axial Load, Tension and Compression

Control Type

Force Control

Max. Load

25 kN

Max. Frequency

50 Hz

Stroke

±100 mm

Actuator

Double Acting Servo Cylinder

Sensors

Load Cell

Max Specimen Dimension

500 m(H) x 200 mm x200 mm

Delivery pump unit

20 Lit/min

Frame Weight

800 kg

 

 pare1

 

 

 

جدول 2: مشخصات دستگاه آزمون خستگی Voice Coil

Voice Coil Actuator Fatigue Test Machine (VCAFTM)

Type

Axial Load, Tension and Compression

Control Type

Force Control

Max. Load

30 N

Max. Frequency

300 Hz

Stroke

±2 mm

Actuator

Voice Coil Motor

Sensors

Load Cell

Max Specimen Dimension

300 mm(H) x 15 mm x10 mm

Machine Dimension

105cm x 50cm x 48cm

Fixture Thread

M24x2

 

 pare2

 

 

 

جدول 3: مشخصات قسمت‌های مختلف دستگاه آزمون پره کوچک

مشخصات سروموتور و درایور الکتریکی

Hangzhou MGE Electronics

شرکت سازنده

130ST-M15025

مدل

3.8kW

توان نامی

2500rpm

دور نامی

15 N.m

گشتاور نامی

13.5A

جریان نامی

EP100

مدل درایور

مشخصات سیستم انتقال قدرت

گیربکس و پولی

نوع سیستم انتقال

Planetary Gearbox

نوع گیربکس

VGM

شرکت سازنده

PG120L-15-22-110-S

مدل

1:15

ضریب تبدیل گیربکس

مشخصات سيستم اكتساب داده

PCI-1711

کارت اکتساب داده

16 Single Ended

تعداد ورودی‌های آنالوگ

16 Input Or Output

تعداد ورودی-خروجی دیجیتال

Matlab à Simulink

نرم افزار

مشخصات نیرو سنج وآمپلی فایر

DACELL

شرکت سازنده

UU-T1

مدل

10 kN

حداکثر نیروی

DV-AM100

مدل آمپلی فایر

10Hz

فیلتر آنالوگ

 

بازدید ها : 1657