חיבור מפורט במסגרות פלדה עבור טורבינות רוח ביצועים גבוהים הוא משמעת המשפיעה ישירות על האמינות המבצעית, בטיחות, וכדאיות כלכלית של מערכות אנרגיית רוח מודרנית. כמו מגדלי טורבינות ומבנים תמיכה גדל גבוה יותר וקוטרים להב, המפרקים בין חברי פלדה עומדים בפני עומסים מעגליים חסרי תקדים, חשיפה סביבתית, ועייפות דורשות.

הבנת תפקיד החיבור מפורט במבנה Wind Turbine

טורבינות רוח פועלות בסביבות דינמיות מאוד.רוחות גיטינג, תנועות ים ואג', ורטטים תפעוליים כפופים למסגרת הפלדה למיליוני מחזורי עומס לאורך עשרות שנים.החיבורים – שבהם דבורים, עמודות, חזיות, ופערים המגדלים נפגשים – הם הנקודות הפגיעות ביותר במערכת המקיפה את עצמה.A כשל במפרק יחיד או שחתר, מוביל להתמוטטות קטסטרופלית או לזמן ממושך, הוא רק איזון קריטי, הוא חוסר יכולת פעולה; הוא חוסר נוחות קריטית, אינו אלא גם חוסר יכולת פעולה קריטית; הוא רק יכולת פעולה קריטית; הוא רק יכולת פעולה קריטית.

טורבינות ביצועים גבוהים, בדרך כלל מדורגת מעל 3MW, דורש מגדלים שיכולים להגיע לגבהים של 120 מטרים או יותר. מסגרות פלדה המשמש למגדלים לוטיים, חתיכות מעבר, ומבנים תמיכה תא דורשים פרטים חיבור הדורשים העברת כוחות אקסקליים גדולים, כוחות Shear, ו-Bending רגעים ביעילות. מהנדסים חייבים גם לקחת בחשבון אפקטים משניים כגון P-delta, הרחבה תרמית, ורחבה שונה על בסיס של מבנה CQQ.

מפתחי פיתוח חיבור

העברה וחלוקת

כל חיבור חייב להיות מסוגל להעביר את הכוחות מחבר אחד לשני ללא מעבר לגבולות הכוח של החלקים המחוברים. במגדל טיפוסי או למסגרת אטיצ'ה, קשרים חייבים להתמודד עם עומסים ציריים משולבים, כוחות הרה, ורגעים מתפתלים עם כיוון הרוח, פעולת טורבינות, ואירועים טרנסיים כמו סופות או פעילות סיסמית'.

ניתוח אלמנט Finite (FEA) משמש בדרך כלל לחיקויים מתח בתוך אזורי חיבור.טכניקות דוגמנות מאפשרות למהנדסים להתמקד בפרטים המקומיים - כגון תבניות של ברגים, פרופילים וגישור ג'ממטים - תוך לכידת התגובה המבנית העולמית. גישה זו מסייעת לייעל את המספר והגודל של ממריצים, להפחית את הפסולת החומרית, ולוודא כי מדגישים נשארים מתחת למגבלות אפשריות הן עבור כוח ועייפות סטטית.

בחירה והתאמה

ציונים פלדה המשמשים מסגרות טורבינות רוח בדרך כלל נע בין פלדה מבנית קלה כמו S355 (ASTM A572 כיתה 50) לפלדות בעלות נמוכה גבוהה כגון S690 או S960. פלדה גבוהה סטריבית גבוהה מציעים חיסכון במשקל ולהפחית את גודלי סעיף, אבל הם גם לכפות דרישות מחמירות על חיבור בגלל ירידה רגישות מוגברת ולהגדיל לא אפקטים.

קורוזיה Galvanic היא עוד דאגה תאימות חומרית כאשר מתכות דיסימיות באים במגע - לדוגמה, בין מגדלי פלדה לבין חרגות פלדה אל-חלד או בין רכיבים אלומיניום בתאים וחברי מבני פלדה.Isolating ציפויים, שטיפת צלחת, או שיחים דיאלקטריים הם אמצעים משותפים למניעת קורוזיה מואצת בממשק.

ייצור סובלנות ו Fit-up

ייצור מוקדם הוא חיוני לחיבורים כי חייב להופיע כמתוכנן. Stiffeners, צלחות גועל, ולוחות קצה דורש סובלנות הדוקה על מיקומים חור, מרחקים קצה, שטוחות משטח. עבור קשרים מכווצים, ההתאמה של הברורים בחורים (סטנדרט, גדול יותר, או מלוטש) משפיעה על התפלגות עומס והתנהגות חלקה.

במהלך זקפה, אי-השונות יכולים לגרום ללחץ משני המפחית את יכולת החיבור. לכן, רישומים מפורטים חייבים לשלב סובלנות זקפה, קצבאות ירכיים, ותכונות התאמה שדה. עבור חיבורים גדולים של נזלת בצמחי צ'קוזי, משטחי מגע מכוונים לעתים קרובות כדי להבטיח נושאים אחידים ולהפחית את הפערים נפתח תחת הצפה.

נגישות ל-Inspection and Maintenance

מבני טורבינות הרוח הם קשים ויקרים לגישה פעם מותקנת.חיבורים הממוקמים על המגדל החיצוני או בתוך תא תא תא מבודד צריך לספק מספיק נקה לבדיקה חזותית, אימות מומנט, בדיקות לא הרסניות (NDT), וניתן רטרוfits אפשרי.פרטים על מנת לשלב חורים בגישה, מסלולי הליכה, או כיסויים הניתנים להחלפה במידת הצורך.

בנוסף, נקודות ניטור קורוזיות, כגון חורים קידוחים במדידות עובי או מיקומים קופונים, ניתן לכלול בפירוט כדי להקל על הערכת מצב על החיים של הנכס.העלות של הוספת תכונות אלה במהלך ייצור היא הרבה יותר נמוכה מאשר רטרוfiting אותם מאוחר יותר, והם מאפשרים תכנון תחזוקה פעיל ולא תיקונים תגובתיים לאחר כישלון.

סוגים של חיבורים המשמשים ב- Steel Wind Turbine מסגרות

חיבורים בולודים

קשרים בולעים הם הנפוצים ביותר במבנים טורבינות רוח בגלל הקלות של ההרכבה, disassembly, והחלפת.מגדל קשרים הם בדרך כלל תקועים עם ברגים גבוהים בתבניות של 80 עד 150 ברגים למפרק.פרטי הקשר חייבים לציין קוטר, כיתה, שיטת הידוק (שליטה או שליטה מרחוק), ומספר הברכים הדרושים להעברת העומסים והעייפות האולטימטיבית.

קשרים Shear, כגון לוחיות גוסטטות ב מגדלי lattice, מעוצבים גם כסוג נושא (שם עומס מועבר על ידי מברג ונושא על הלוחות) או ביקורתי (שם עומס מועבר על ידי חיכוך) עבור קשרים קריטיים עייפות, עיצוב חלקלק-ביקורתי הוא המועדף כי הוא מונע מתפתל רופפת ויחסי שיכול להוביל לטרטקט וסדקים.

חיבורים משועבדים

קשרים דחוסים מציעים את הנוקשות הגבוהה ביותר וניתן לייעל במשקל, אך הם דורשים שליטה איכותית. במגדלי צ'קוזי, מחסנים ארוכי טווח והיקף מצטברים להצטרף ללוחות פלדה מגולמות לתוך חלקים. אלה מלא-penetration Butt Welds מבוצעים בדרך כלל עם טיפול submerged arcated (WSA) או Flux-cored arcing arcing אנו נמצאים בתוך מערכת ההפעלה (WLDL), אם יש צורך לחץ, לאחר מכן, לאחר טיפול, לאחר מכן, לאחר מכן, אנו נמצאים תחת לחץ, לחץ, ולאחר מכן, אנו צריכים לחץ, ולאחר מכן, אנו צריכים להיות נשלט, אם יש לציין, לאחר מכן, לאחר טיפול פתוח, ולאחר מכן, לחץ, לחץ, לחץ, אם יש צורך, ולאחר מכן, לחץ, ולאחר מכן, לחץ, ולאחר מכן, ולאחר מכן, לאחר מכן, ולאחר מכן, לחץ, לחץ, ולאחר מכן, לחץ, לחץ, לאחר מכן, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, ולאחר מכן, אם יש לציין טיפול מופעל בדרך כלל, לאחר מכן, ולאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר טיפול מופעלת, לאחר מכן, לאחר טיפול מופעלת, לאחר טיפול מופעלת לחץ, לחץ,

במסגרות lattice, קשרים נטבע משמשים עבור צלחות גוויות, החבטים חברים אקורדים, ולוחות בסיס. מלאנודות, חדירה חלקית משותפת (PJP) וחדירה משותפת מלאה (CJP) welds נבחרים על בסיס מפרטים הדרושים ועייפות פרויקט צריך לכלול מינימום מלא גדלים, ממדים יעילים, והפסקת טיפולים כדי להדגיש את דרישות הגרון (de) כדי להגדיר את דרישות מכניות (מסוגיות) על בסיס , לחץ מגנטיות או , לחץ מגנטיות.

חיבורים היברידיים

קשרים היברידיים משלבים הבריחים ונוצלים לנצל את היתרונות של שתי השיטות.לדוגמה, שריונות שדה מכווצים לעתים קרובות בשילוב עם נוקשות נטבעת או חיזוק צלעות כדי לשפר את ביצועי העייפות תוך מתן זקפה פשוטה.פרטים היברידיים נפוצים אחרים הם השימוש בכרטיסיות נוקשות עם קשרים מקוונים מכווצים במפרקים של תמיכה בתאים.

קשרים היברידיים דורשים פירוט זהיר כדי להימנע מסכסוכים נתיב עומס.אם פרטים מעוקלים ופרטים מרוטשים חולקים את אותה נתיב העומס, שני המנגנונים עשויים לא לשתף את העומס באופן יחסי בשל הבדלים בנוקשות.במקרים כאלה, אחד החיבורים תוכנן בכוונה כמו נתיב העומס העיקרי, והשני נחשב כגיבוי משני או להקלה של האנסמבל.

בקרת שומן ו Fracture בחיבור

עייפות היא מצב הכישלון הדומיננטי עבור חיבורים מחוסנים ומטושטשים בטורבינות רוח.ה amplitude קבוע ו amplitude החיוב מפני זעזוע רוח, סיבוב רוטטור, והתחדשות המגדל גורם ללחץ מחזורי שיכול ליזום סדקים בריכוזים.

  • (ב) ,0) תכונות הקלה של הקלה: 1FLT:1 Softing פינות חדות עם קרני, הימנעות שינויים פתאומיים בפרשת צלב, ומספקת חורים גישה נתוך עם פרופילים חלק.
  • (FLT:0) בקרת פרופיל וולד: 1FLT: 1 specifying a part between weld מתכת ומתכת בסיס, עם גובה חיזוק מוגבל כדי להפחית את ההשפעות של נוטריון.
  • ניהול ה-FLT:0[עריכת קוד מקור | עריכה]
  • (ב) טיפול ב- 0Surface: FLT:1 Shot להשתין, שחיקה טונס, או יישום הפטיש להשתין כדי לשפר את עוצמת העייפות של המפרקים.
  • (FLT:0) Inspection מרווחים:FLT:1 מפרט המאפשר גישה קלה ל- NDT תקופתי, במיוחד באזורים בלחץ גבוה כמו ריתוך צוואר רפה ופינות גועל.

בקרת Fracture גם דורשת מבחר של פלדה עם קשיחות נאותה בטמפרטורת השירות הנמוכה ביותר. Charpy V-notch (CVN) דרישות בדיקת השפעה יש לכלול את המפרט החומרי עבור כל צלחות החיבור ומתכת התוך. עבור טורבינות offshore או מתקני אקלים קר, ערכי CVN של 27 J ב -40 מעלות צלזיוס נפוצים.

הגנה על קורוזיה וארוכות

טורבינות רוח מותקנות לעתים קרובות בסביבות קורוזיות - אזורי חוף עם תרסיס מלח, אזורים חקלאיים עם דשנים, או אזורי תעשייה עםמזהמים.חיבור המפרט חייב לשלב אסטרטגיות הגנה קורוזיה המבטיחות את כל המשותף נשאר יעיל עבור חיי העיצוב (בדרך כלל 20-25 שנים) גלוואן משמש נרחב עבור מגדלי ליטיצ'ס ולוחות חיבור, אבל התהליך הזה דורש תשומת לב לשחית, נפיחות, קיבולת, חנק, חנק, חנק, חנק, או לנטרל חורים שיכולים להשפיע באופן נרחב על מנת להשפיע על הלחמים.

עבור מגדלי צ'קוזי, מערכות ציור עם מעילים מרובים של epoxy ופוליאורטן נפוצים.פרטים חיבור צריך להימנע מנקודות חד שגורמות כיסוי צבע דק; גירוד או סיבוב של פינות צלחת מוגדר לעתים קרובות. Sealing של משטחים faying בלחמים עם ראשי תיבות של אבץ או קלטות חותם מונעים קורוזיה או סגסוגת ב- HIV.

חידושים בחיבור מפורטים עבור טורבינס

פלדה גבוהה-Strength ו- Advanced Bullting Materials

ציונים פלדה עד S960 (ASTM A514) משמשים בסעיפים המגדל כדי להפחית במשקל ולהגביר את הגובה ללא עומסי בסיס גוברים. פלדות אלה דורשות קשרים עם מזרזי כוח תואמים, כגון ASTM F2280 (Grade 10.9 או 12.9) או התייחסות מותאמת אישית של דפי בקרה מתוחים.

מערכות חיבור מודולריות

ערכות חיבור מודולריות מראש צוברות מתח בתעשיית הרוח כדי להאיץ את זקפה באתר ולשפר את בקרת איכות. המערכות האלה כוללות flanges prefabricated עם חצחים pre-a להרכיב, shims, ומדריכי היערכות.הפרטים רישומים המסופקים על ידי היצרן חייב להשתלב עם העיצוב הכולל, כולל דרישות preload, רצף, וניקוי סוללות.

חיישנים של מעקב בזמן אמת אינטגרטיביים לחיבורים

קשרים חכמים עם מדצי מתח מוטבע, תאי עומס חמורים, וחיישנים פליטה אקוסטית מאפשרים ניטור בריאות מבני מתמשך.הפרטים חייבים להתאים חיישן חיוט, כבלי שידור נתונים, ודיור הגנה מבלי להתפשר על השלמות המבנית של החיבור.הפסקים מעבר קונוטציה צריכים להיות בגודלם ולהכניס כדי למנוע התערבות עם חורים או אזורי נחילה.

התמודדות עם פתרונות מעשיים

אתגר מתמשך אחד במפרט חיבור הוא הסכסוך בין ביצועים מבניים אידיאליים לבין מגבלות בנייה מעשיות.לדוגמה, מתן מספיק גישה לשחיקה במתחים באזורי מגדל הדוק עשוי לדרוש חורים גישה גדולים יותר אשר מחלישים את ה-Fange. הפתרון כרוך במסחר: שימוש בחורי גישה קטנים עם תעלות כניסה מלמטה או מתיחות הידראוליים המתאימים בתוך חללים מוגבלים, וחיזוק ה-Fange עם הצלחות כפולות באופן ברור.

אתגר נוסף הוא ניהול של לחצים שושנים מ- Welding, אשר יכול לעוות flanges או להפחית את חיי העייפות.פרטים המציינים רצף מתפתל מאוזן, לדלג על ריתוך, או backstep welding יכול למזער עיוותים. השימוש ב-חום-shrink יישר (דישוי) הוא לפעמים צורך אך יש לבצע עם בקרה קפדנית כדי למנוע שינוי תכונות פלדה.

קורוזיה תחת בידוד או בסדקים נסתרים היא בעיה תכופה בכל תאבי הרוח ואולמות פנימיים המגדלים.פרטים צריכים לכלול תכונות כמו חורים בוכים, מדרונות ניקוז, ו חרוזים חותמים בכל מפרקי הרוח.עבור טורבינות offshore, ציפוי נוסף של ®s-zone epoxy על האזור, בשילוב עם נקודות מצורפות, הוא מוגדר כ"מטען" או "מ" על גבי מבנה חשמלי מתמשך, ללא קשר מתמשך.

Best Practices forפרט את Wind Turbine Steel Connections

  • (FLT:0) ,Standardize סוגי חיבור מסוגים 1FLT) שבו ניתן להפחית שגיאות ייצור ולפשט אימות שדה. השתמש בנתוני AISC סטנדרטיים או DIN flange במידת הצורך.
  • (FLT:0) קיצור של קודים החלים החלים על כל גיליון פרטים, כולל AISC 360, AWS D1.1 או D1.6, ו- IEC 61400-6. עבור הבריגה, ציין את תקן ASTM המתאים או ISO.
  • (FLT:0)Provide 3D סמלים של נדר 1 (FLT: 1D) עם ממדים מלאים, כולל פתח שורש, זווית קטיפה וגובה חיזוק. עבור CJP , מציין את שיטות NDT והיקף.
  • (FLT:0) תכלול יתרון מינימלי ומרחקי קצה 1) עבור כל החלקים החרוטים, בהתבסס על קוטר ורמת חומר.עבור פלדה גבוהה, לשקול מרחקים מוגברים כדי להפחית את הריכוזים.
  • (FLT:0) עיצוב עבור קצבת קורוזיה 1FLT: 1) בהצלחות שנחשפו לאטמוספירה. קצבה של 1.5 מ"מ אופיינית לסביבות החוף, אבל זה צריך להיות מאומת עם המחקר עמידות הפרויקט.
  • (FLT:0)Plan for זקפה רצף 1: להראות תמיכה זמנית, מיקומים חרישיים, ושדה Weld או הבריח סדר מראש.
  • (ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]
  • (FLT:0) לספק מומנט או ערכי מתחים 1R) עבור כל גודל וציון ישירות על הפרטים.מנע פתק על מרווח קלקולה עבור תעלות ומתחים.
  • (FLT:0) הקצאת אישורים חומריים לצמצום 1 עבור צלחות, ברגים, אגוזים ושמיכות. Mill לבדוק דוחות ותעודות מבחן ברצועה יש צורך כחלק מתוכנית האיכות.
  • (FLT:0)Use סופית אימות יסוד אימות FLT:1 עבור קשרים לא סטנדרטיים או טעון ביותר. Document the FEA תוצאות, כולל ערכות תמרור מתח והשוואה למגבלות שניתן, בדו"ח עיצוב הקשר.

מסקנה

חיבור מפורט מסגרות פלדה עבור טורבינות רוח ביצועים גבוהה היא משימה הנדסית מיוחדת הדורשת תשומת לב להעברה, התנהגות חומרית, עייפות, קורוזיה, ומבנה.על ידי יישום העקרונות המתוארים במאמר זה ומינוף כלים מתקדמים ניתוח וחומרים, מעצבים יכולים לייצר קשרים שהם גם כלכלי ועמידות. כמו מגזר האנרגיה ממשיך לדחוף לעבר מגדלים גבוהים יותר טורבינות גדולות יותר, איכות של חיבורים החלטיים בעולם תישאר גורם הצלחה כוללת של פרויקטים של הרוח.

שיפור מתמיד בסטנדרטיזציה, בקרת איכות ושילוב של טכנולוגיית ניטור ישפר עוד יותר את הביצועים של ממשקים קריטיים אלה.מהנדסים מעודדים להישאר רוח של המחקר האחרון של ארגונים כגון FLT:0 American Institute of Steel ConstructionFLT:1, TheFLT:2 American Welding SocietyFLT 3: ו-FLT:4 לאומי Renewable Energy Reduction5 אשר מספקים פרסומים משמעותיים עבור עיצוב.