Страница 7: ДСТУ IEC 61400-1-2001. Системи турбогенераторні вітряні. Частина 1. Вимоги безпеки (61176)

Таблиця 4 — Загальні коефіцієнти часткової безпеки для матеріалів за природної мінливості

Коефіцієнти часткової безпеки для матеріалів щодо наслідків пошкоджень:

Клас компонентів 1: = 1,0

Клас компонентів 2: у_п = 1,0.

Комбіновані коефіцієнти часткової безпеки для навантажень, матеріалів та наслідків пошкод­жень, у(, у_т, та мають бути не меншими ніж ті, які наведено в 7.6.2.1 та 7.6.2.2.

Якщо ймовірність виживання р та коефіцієнт 8 не зазначено для матеріалу, то слід прийняти значення р = 95 % та 8 = 10 %.

Пошкодження від утоми слід оцінити, використовуючи відповідні розрахунки. Наприклад, у разі правила Мінера граничний стан досягається тоді, коли сумарні дефекти перевищують 1. Тому су­марне пошкодження протягом строку служби турбіни має бути не більше 1.

Пошкодження = У—— < 1,0 ,

і W(YmYnYfSi)

де п, — підрахована кількість циклів утоми в і-тому біні характеристичного спектра наван­таження з урахуванням усіх відповідних видів навантажень;

Sj — рівень тиску (або напруги), пов'язаний з підрахованими циклами в і-тому біні з ура­хуванням ефектів як середнього, так і циклічного діапазону;

N(-) — кількість циклів до пошкодження як функція навантаження (або напруги), показано

за допомогою аргументу (тобто характеристична S—N крива);

Ym- їп- Yr— відповідні коефіцієнти часткової безпеки для матеріалів, наслідків пошкоджень та навантажень у зазначеному порядку.

Коефіцієнти часткової безпеки для навантажень мають дорівнювати 1,0 для всіх нормальних та екстремальних проектних ситуацій.

Коефіцієнт часткової безпеки для матеріалів у_т має бути 1,1 за умови, що крива S—N базується на не менше ніж 95 % ймовірностях виживання з 95 % довірчими границями і коефіцієнтом відхилу 10 %. Якщо характеристичні властивості матеріалу одержано для інших ймовірностей виживання р та/або інших коефіцієнтів відхилу 8, то відповідний загальний коефіцієнт безпеки для матеріалів слід брати з таблиці 4. Границю міцності через втому треба визначити зі статистично суттєвої кількості випробувань, а відхили характеристичних значень слід розраховувати для масштабних результатів, допусків, деградації, спричиненої зовнішніми впливами, зокрема ультрафіолетовим вилроміненням, та для несправностей, які не можна визначити стандартним способом.

Коефіцієнти часткової безпеки для наслідків пошкодження:

Клас компонентів 1: у_п = 1,0.

Клас компонентів 2: у_п = 1.15.

Комбіновані коефіцієнти часткової безпеки для навантажень, матеріалів та наслідків пошкод­жень не мають бути меншими за ті, які наведено в 7.6.3.1 та 7.6.3.2.

Якщо ймовірність виживання р і коефіцієнт 8 не зазначено для властивостей матеріалу, то слід прийняти значення р - 95 % та 8 = 10 %.

Згин або прогин не можуть виявлятись у компоненті конструкції під характерним навантажен­ням. За умов проектного навантаження тільки частини неубезпечених від пошкодження компонентів, які несуть навантаження, не повинні згинатися або прогинатися, Для всіх інших компонентів за умов цього навантаження може бути пружний прогин.

Мінімальне значення для коефіцієнта часткової безпеки для навантажень слід вибирати відпо­відно до 7.6.2.1 для врахування невизначеності в екстремальних навантаженнях.

Слід перевірити, щоб відхили, що впливають на безпеку ВТГС, не виявились в проектних умо­вах, які докладно описано в таблиці 2. Однією з найважливіших є перевірка того, що не може ста­тися механічна взаємодія між лопаттю та опорою.

Максимальний пружний відхил у несприятливому напрямку слід визначити для видів наванта­ження, які описано в таблиці 2, та помножено на комбіновані коефіцієнти часткової безпеки для навантажень, матеріалів та наслідків пошкоджень.

Коефіцієнт часткової безпеки для навантажень

Коефіцієнти часткової безпеки для навантажень 7_f спід вибрати з таблиці 3.

Коефіцієнт часткової безпеки для матеріалів

Коефіцієнт часткової безпеки для матеріалів слід вибрати згідно з 7.6.2. Особливу увагу треба приділити геометричним невизначеностям і точності методу розрахування відхилу.

Коефіцієнти часткової безпеки для наслідків пошкодження

Клас компонентів 1: у_п = 1,0

Клас компонентів 2: у_п = 1,0.

Потім пружний відхил спід добавити до невідхиленої позиції у найнесприятпивішому напрямку й результативну позицію порівняти з вимогами до невзаємодії.

Нижчі коефіцієнти часткової безпеки для навантажень можна використовувати там, де вели­чини навантажень установлено через вимірювання або аналіз, який підтверджено вимірюваннями для більшого ніж нормальний ступеня впевненості. Значення всіх використаних коефіцієнтів част­кової безпеки слід установити в проектній документації.

8 СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ТА ЗАХИСТУ

Роботу і безпечність ВТГС потрібно регулювати системою керування та захисту, вимоги до якої викладено в цьому розділі.

Ручне або автоматичне втручання не повинно піддавати ризику функціонування системи захи­сту. Будь-який пристрій, який допускає ручне втручання, має бути добре видним та таким, який легко розпізнати через відповідне марковання там, де це необхідно.

Настройку системи керування та захисту слід захистити від несанкціонованого доступу.

Будь-яке одиничне пошкодження в чутливих або активних частинах системи керування не по­винно призводити до неправильного спрацювання системи захисту.

Система керування ВТГС має контролювати роботу активними або пасивними способами й підтримувати робочі параметри в нормальних границях. Якщо можна здійснити режим керування, наприклад, для технічного обслуговування, керування в кожному режимі має переважати над усіма іншими видами керування, за винятком кнопки аварійного зупинення. Вибирати режим треба селек­тором, який можна блокувати в кожній позиції, що відповідає окремому режиму. Коли деякими функ­ціями керують за допомогою цифр, має бути забезпечено норми доступу для відповідного вибиран­ня функції.

Система керування може регулювати функції або параметри, зокрема:

• обмеження потужності;

• швидкість ротора;

• зв'язок з електричним навантаженням;

• процедури запускання та зупинення;

• зупинення через втрату з'єднання з електричною мережею або з електричним навантаженням;

• межі скручування кабелю;

• вирівнювання за вітром.

Система захисту має вступити в дію тоді, коли ВТГС не підтримується в межах нормальної роботи внаслідок пошкодження системи керування або впливу внутрішнього або зовнішнього пошкодження, або небезпечної події. Також система захисту має підтримувати ВТГС у безпечних умовах. Рівні активації для системи захисту слід установити таким чином, щоб вони не перевищували проектні межі.

Система захисту повинна вступити в дію в таких випадках:

• перевищення швидкості;

• генератор перевантажений або несправний;

• надмірні вібрації;

• пошкодження, що призводять до зупинення внаслідок втрати з'єднання з електромережею або навантаженням;

• аномальне скручування кабелю (спричинене обертанням гондоли внаслідок никання).

Систему захисту слід спроектувати для роботи, убезпеченої від пошкоджень. Взагалі система захисту має бути спроможною захистити ВТГС від будь-якого одиничного пошкодження або несправ­ності в джерелі енергії або в будь-якому небезпечному компоненті всередині системи захисту.

Якщо два або більше пошкоджень взаємопов'язано або зумовлено загальною причиною, їх треба трактувати як одиничне пошкодження.

Слід проаналізувати всі ненадлишкові компоненти на граничну міцність, пошкодження від уто­ми, граничні навантаження та на відповідність технічним умовам 8.4.

Система захисту має включати в себе одну або більше систем (механічну, електричну або аеродинамічну), здатних привести ротор з будь-якого робочого стану в стан спокою або холостого ходу. Щонайменше одна з них має діяти на низькошвидкісному вапу або на роторі ВТГС. Необхідно забезпечити засоби для приведення ротора до повної зупинки із стану небезпечного холостого ходу за будь-якої швидкості вітру, меншої за У_ві. Вимкнення будь-якої кнопки аварійної зупинки після її використання має привести до відповідної дії. Вимкнення не повинно призводити до повторного запускання, а повинно тільки дати змогу повторного запускання.

Необхідними є критерії для зниження ризику прихованих пошкоджень. Небезпечні компоненти І системи мають виходити з ладу в безпечних умовах або їхні умови мають автоматично регулюва­тися, у будь-якому випадку їх пошкодження має призводити до зупинення машини. Безпечні конст­рукційні компоненти необхідно перевіряти через відповідні проміжки.

На кожному основному робочому місці необхідно забезпечити кнопку аварійного зупинення, яка буде перекривати автоматичну систему керування і призводити до зупинення машини.

У випадку конфліктів захисні функції мають переважати над функціями керування.

Автоматичне повторне запускання вітряної турбіни має бути неможливим, якщо зупинення було зініційовано внутрішньою несправністю або спрацюванням, яке є критичним для безпечності турбіни.

9. МЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ

   1. Загальні положення

«Механічні системи» ВТГС можуть включати;

• елементи системи зубчатих передач приводу, зокрема коробку(-и) передач, вал(и) та зчеп­лення;

• допоміжні елементи, такі, наприклад як гальмо(-а), керування кутом нахилу лопаті, привод(и) никання,

Допоміжні елементи можуть приводитись удію електричними, гідравлічними або пневматич­ними засобами.

Помилки, що зазвичай трапляються під час складання або ремонту окремих частин, які можуть бути джерелом ризику, має бути унеможливлено завдяки проектуванню таких частин або, якщо це неможливо, за допомогою інформації, що надходить від самих частин та/або від корпуса. Така само інформація має надходити від частин, що рухаються, та/або їхніх корпусів, причому напрямок руху має бути відомим для уникнення ризику. Будь-яку подальшу інформацію, яка може знадобитись, слід навести в інструкції оператора та настановах з технічного обслуговування.

Якщо допоміжні системи приводить у дію гідравлічна або пневматична енергія, то ці системи слід так спроектувати, сконструювати та обладнати, щоб уникнути всіх потенційно небезпечних чин­ників, пов'язаних з цими видами енергії. У проект слід включити засоби для ізоляції або розрядки акумульованої енергії.

Усі труби та/або шланги, які переносять гідравлічне масло або стиснене повітря, та їхні при­строї слід спроектувати для витримування внутрішніх та зовнішніх напруг, або захистити від них.

Слід вжити застережних заходів, щоб звести до мінімуму ризик аварії, яка виникає внаслідок тріщини.

9. ЕЛЕКТРИЧНА СИСТЕМА

   1. Загальні положення

«Електрична система» установки (багатожильної) ВТГС складається з усього електричного облад­нання, установленого в кожній окремій ВТГС до затискачів ВТГС та включаючи їх; далі в тексті — «електрична система ВТГС».

Цей стандарт не поширюється на системи збирання енергії.

Усі електричні компоненти та системи мають задовольняти вимоги ІЕС 60204-1.

Проект електричної системи ВТГС має гарантувати мінімальну небезпеку для людей та тварин, так само як і мінімальну потенційну небезпеку для ВТГС та зовнішньої електричної системи під час роботи та технічного обслуговування ВТГС за всіх нормальних та екстремальних зовнішніх умов, визначених у розділі 6.

Електрична система ВТГС, включаючи все електричне обладнання та компоненти, має відпо­відати стандартам ІЕС, В основному проект електричної системи ВТГС має задовольняти вимоги ІЕС 60364. Для ВТГС, яка містить мережі живлення з номінальною напругою понад 1000 В з.с. або 1500 В п.с., виробник має встановити, які проектні стандарти треба використати. Проект електрич­ної системи має враховувати мінливий характер генерування енергії вітряними турбінами.