Контролируемое соединение компонентов, ветроэнергетическая установка, способ мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного отсоединения соединенного компонента
Изобретение относится к контролируемому соединению компонентов, ветроэнергетической установке, имеющей такое соединение, и способу мониторинга соединения компонентов. Контролируемое соединение компонентов содержит первый компонент, образующий удерживаемую деталь, второй компонент, образующий принимающую деталь, и соединительную деталь, которая удерживает второй компонент и первый компонент в соединенном состоянии, в котором соединительная деталь находится в зацеплении внутри соединительного принимающего средства в принимающей детали. Для мониторинга нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов на соединительное принимающее средство можно воздействовать испытательным давлением и испытательное давление можно отслеживать для определения вызванного дефектом отклонения, которое достаточно, чтобы указывать на ослабление соединения соединенных компонентов. Изобретение направлено на исключение ослабления соединения соединенных компонентов. 5 н. и 24 з.п. ф-лы, 12 ил.
Настоящее изобретение относится к контролируемому соединению компонентов, определенному в ограничительной части п. 1 формулы изобретения, и к ветроэнергетической установке. Изобретение также относится к способу мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов.
В основном известны компоненты или соединения компонентов, которые подвергаются особым нагрузкам и должны проверяться и тестироваться после того, как они были сняты. Если компоненты или соединение компонентов находятся в ремонтопригодном рабочем состоянии, после такой проверки или испытания они вновь устанавливаются в агрегат или другое техническое устройство. Эта процедура менее подходит для технических устройств или агрегатов, в которых снятие компонентов или разборка соединения компонентов не только влечет большие расходы, но, дополнительно, является технически сложной или даже причиняющей вред работе технического устройства или агрегата. Это, в частности, относится к вращающимся компонентам или опорным компонентам вращающихся деталей; в частности, в случае опорного компонента следует исходить из того, что он при эксплуатации приработался, и его снятие и последующая установка могут отрицательно повлиять на дальнейшую работу устройства или агрегата.
Желательно получить контролируемое на месте соединение компонентов или способ мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов, в частности, так, чтобы мониторинг был возможен во время работы агрегата, в котором установлены компоненты.
Это и является целью настоящего изобретения, а именно, создание контролируемого соединения компонентов и способ мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения в соединении компонентов, которые могут быть реализованы для получения конкретных преимуществ. Другой целью настоящего изобретения является создание соединения компонентов, ветроэнергетической установки и максимально легкого, но, тем не менее, надежного способа мониторинга.
Эта цель, относящаяся к соединению компонентов, в настоящем изобретении достигается с помощью контролируемого соединения согласно п. 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к ветроэнергетической установке согласно п. 9 формулы изобретения и к тестирующей сети согласно п. 25 формулы изобретения. Цель, относящаяся к способу, достигается способом по п. 11 формулы изобретения. Концепция настоящего изобретения в варианте, где применяется тот же принцип, также относится по существу к способу мониторинга соединения компонентов по п. 19 формулы изобретения.
Изобретение основано на идее, заключающейся в том, что соединение компонентов, подлежащее мониторингу конкретным способом, сформировано первым компонентом, образующим удерживаемую деталь, и вторым компонентом, образующим принимающую деталь, и соединительной деталью, которая удерживает второй компонент на первом компоненте в соединенном состоянии. Изобретение исходит из того, что соединительное принимающее средство, т.е. принимающая деталь, с которой взаимодействует (зацепляется) соединительная деталь, согласно концепции настоящего изобретения преимущественно может использоваться для мониторинга нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов. Изобретение учитывает, что на соединительное принимающее средство можно воздействовать испытательным давлением, и это испытательное давление можно контролировать для обнаружения отклонения, достаточного, чтобы указать на ослабление соединения соединенных компонентов.
В изобретении применяется соединительное принимающее средство, дающее особое синергетическое преимущество не только для соединения первого и второго компонентов, но и для приложения испытательного давления для мониторинга. Эта концепция также дает преимущество, заключающееся в том, что мониторинг испытательного давления может осуществляться практически в той же точке доступа к соединительному принимающему средству, в которой подается испытательное давление. Другими словами, концепция настоящего изобретения может быть реализована относительно легко, поскольку не требуются дополнительные датчики или испытательные приборы, устанавливаемые на самом компоненте. Кроме того, существующие аспекты соединения компонентов используются для мониторинга и тестирования без ограничения или заметного ослабления соединения компонентов.
Концепция настоящего изобретения оказалась особенно эффективной в отношении ветроэнергетической установки для мониторинга соединения между ротором и ступицей, в частности, между фланцем лопасти и подшипником фланца лопасти. Было обнаружено, что в этом случае демонтаж фланца лопасти, и/или подшипника фланца лопасти, и/или соединительной детали влечет большие расходы и связан с серьезными трудностями.
Преимущественные варианты изобретения описаны в зависимых пунктах формулы и являются индивидуальными способами реализации описанной концепции в контексте целей настоящего изобретения, дающими дополнительные преимущества.
В частности, в контексте концепции настоящего изобретения одним вариантом, который оказался преимущественным, является вариант, в котором осуществляется мониторинг трещин в винтовом средстве для глухого резьбового отверстия. Это относится, в частности, к вращающимся соединениям шарикоподшипника или роликового подшипника или к соединениям компонентов, относящихся к таким подшипникам или их соединительным частям, а именно, к винтам, болтам, резьбовым шпилькам и т.п. Термин "трещина" применяется, в частности, для обозначения открытой трещины или расходящейся трещины и прочих структурных отверстий, которые фактически ставят под угрозу работу компонента. В этом отношении функция мониторинга контролируемого соединения компонентов или способ мониторинга являются важной мерой обеспечения безопасности, позволяющей предотвратить ущерб или даже, возможно, разрушение технического устройства или агрегата с контролируемым соединением компонентов.
Было обнаружено, что в соответствии с изобретением обнаружение усталостных трещин, в частности, области глухого отверстия привинченного компонента или винта само по себе стоит затраченных усилий, предупреждая серьезные повреждения технического устройства или агрегата. В частности, вышеуказанные меры согласно концепции изобретения или одного из его вариантов должны приниматься до полного разрушения агрегата или технического устройства.
Применение давления является особенно предпочтительным, в частности, применение повышенного давления или пониженного давления, приложенного к глухому резьбовому отверстию. В результате трещины, расходящиеся трещины или другие возникшие в результате повреждения отверстия приводят к утечкам, которые можно обнаружить, осуществляя мониторинг давления. В этом случае для указания на любое отклонение от заданного давления применяется указывающее на наличие дефекта отклонение относительно испытательного давления, которое достаточно, чтобы указать на ослабление соединения в соединении соединенных компонентов. Термин "ослабление соединения в соединении компонентов" применяется в основном для определения формирования любого отверстия или трещины, которые разрывают соединение компонентов или открывают его или ослабляют его.
В частности, согласно способу мониторинга можно осуществлять циклическое приложение давления, например один раз в сутки, чтобы проводить практически непрерывный мониторинг с регулярными циклами мониторинга.
В частности, давление может прилагаться сбоку через менее нагруженные окружающие компоненты или центрально через полые соединительные элементы или соединительный элемент типа болта с резьбой и т.п.
Согласно варианту настоящего изобретения имеется одно или более уплотнений или уплотняющее средство для герметизации соединительного принимающего средства так, чтобы на испытательное давление могла влиять только течь, вызванная дефектом. Соединительное принимающее средство является одной из некоторых областей, особенно тяжело нагруженных или подвергающихся опасности, которые могут преимущественно быть открыты для действия испытательного давления. В частности, их можно контролировать с возможным обнаружением отклонения, вызванного дефектом. Например, для этого можно герметизировать резьбовое соединение, в частности болт или винт, на его резьбовой части в соединительном принимающем средстве, например, уплотняющей лентой и т.п.
Мониторинг компонента позволяет при работе защищать компоненты от повреждения при поломке. В частности, в случае ветроэнергетической установки, например, можно заблаговременно предотвратить отрыв лопасти и т.п. Требуемые интервалы мониторинга можно увеличить или уменьшить в зависимости от возраста и состояния установки.
Далее следует подробное описание примеров изобретения со ссылками на приложенные чертежи. Чертежи могут быть выполнены не в масштабе и являются схематическими и/или немного искаженными, поскольку служат только для иллюстрации. Что касается дополнительных признаков, которые могут быть показаны на чертежах, они обусловлены предшествующим уровнем техники. Следует также учитывать, что в варианты настоящего изобретения могут быть внесены различные изменения и замены, относящиеся к форме и деталям варианта и не выходящие за пределы изобретательской идеи. Признаки изобретения, раскрытые в описании, на чертежах и в формуле изобретения, могут быть существенными как индивидуально, так и в любой комбинации. Кроме того, объем изобретения охватывает все комбинации, содержащие по меньшей мере два признака, раскрытых в описании, на чертежах и/или в формуле. Общая идея изобретения не ограничивается точной формой или деталями описанной и показанной предпочтительной конфигурации, а также не ограничивается предметом, который был бы ограничен по сравнению с предметом, заявленным в формуле. Что касается указанных диапазонов размеров, величины, лежащие в указанных пределах, следует толковать как неравновесные величины, и их можно использовать по желанию и как заявлено.
Согласно формуле изобретения заявляется контролируемое соединение компонентов, содержащее:
- первый компонент, образующий удерживаемую деталь,
- второй компонент, образующий принимающую деталь,
- соединительную деталь, которая удерживает второй компонент и первый компонент в соединенном состоянии, причем соединительная деталь находится во взаимодействии с соединительным принимающим средством принимающей детали,
отличающееся тем, что для контролирования нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов
- на соединительное принимающее средство можно воздействовать испытательным давлением, и
- испытательное давление можно контролировать для обнаружения отклонения, свидетельствующего о дефекте, которое достаточно, чтобы указать на ослабление соединения соединенных компонентов.
Предпочтительно соединительная деталь имеет средство сквозного канала, выполненное с возможностью соединения с источником давления для приложения испытательного давления и которое ведет в соединительное принимающее средство.
Предпочтительно средство канала проходит вдоль всей длины в соединительной детали.
Предпочтительно средство канала проходит по части длины соединительной детали, в частности снаружи соединительной детали.
Предпочтительно промежуточное пространство между соединительной деталью и одним из первого и второго компонента образует средство канала, выполненное с возможностью соединения с источником давления для приложения испытательного давления, ведущее к соединительному принимающему средству.
Предпочтительно соединительной деталью является винт или резьбовая шпилька.
Предпочтительно соединение является несущим соединением в форме резьбового соединения между фланцем и подшипником фланца.
Предпочтительно принимающая деталь выполнена с возможностью принимать подшипник вращения.
Согласно формуле изобретения также заявляется ветроэнергетическая установка, имеющая контролируемое соединение компонентов по одному из пп. 1-8, содержащая пилон, гондолу и вал, расположенный в гондоле, соединенный с генератором, причем вал приводится в действие множеством лопастей ротора, которые соединены с валом с помощью ступицы, и причем лопасть ротора соединена с адаптером ступицы подшипником лопасти, отличающаяся тем, что контролируемое соединение компонентов сформировано на роторе и/или ступице.
Предпочтительно удерживаемая деталь сформирована в форме фланца лопасти, принимающая деталь сформирована в форме подшипника фланца лопасти, а соединительная деталь сформирована в форме резьбовой соединительной детали между фланцем лопасти и подшипником фланца лопасти.
Согласно формуле изобретения дополнительно заявляется способ мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов, причем соединение компонентов содержит:
- по меньшей мере один первый компонент, образующий удерживаемую деталь,
- по меньшей мере один второй компонент, образующий принимающую деталь,
- по меньшей мере одну соединительную деталь, которая удерживает второй компонент и первый компонент в соединенном состоянии, причем соединительная деталь находится во взаимодействии с соединительным принимающим средством принимающей детали,
содержащий этапы, на которых:
- воздействуют на соединительное принимающее средство испытательным давлением;
- контролируют испытательное давление для обнаружения свидетельствующего о дефекте отклонения, достаточного для указания на ослабление соединения соединенных компонентов.
Предпочтительно испытательное давление является повышенным давлением.
Предпочтительно испытательное давление является пониженным давлением.
Предпочтительно испытательное давление является пневматическим давлением.
Предпочтительно испытательное давление является гидравлическим давлением.
Предпочтительно на соединительное принимающее средство воздействуют испытательным давлением с заданными интервалами времени.
Предпочтительно испытательное давление непрерывно подают с заданной амплитудой и
- вызванное дефектом отклонение распознают, если объемный расход превышает пороговый объемный расход, необходимый для поддержания амплитуды, и/или,
- проводят испытание, чтобы проверить, достигнута ли пороговая величина дефекта или по существу поддерживается первоначально поданное испытательное давление.
Предпочтительно испытательное давление прикладывают однократно с заданной амплитудой и отслеживают характеристику падения испытательного давления по амплитуде и отклонению, свидетельствующему о дефекте, если характеристика падения по времени и/или величине превосходит пороговую величину.
Предпочтительно выдают испытательный сигнал в случае свидетельствующего о дефекте отклонения на центральный пульт и/или автоматически останавливают ветроэнергетическую установку в случае свидетельствующего о дефекте отклонения.
Согласно формуле изобретения дополнительно заявляется способ мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов, при котором соединение компонентов содержит:
- по меньшей мере один первый компонент, образующий удерживаемую деталь,
- по меньшей мере один второй компонент, образующий принимающую деталь,
- по меньше мере одну соединительную деталь, которая удерживает второй компонент и первый компонент в соединенном состоянии,
содержащий этапы, на которых:
- воздействуют на мостик между первым и вторым компонентами,
контролируют мостик для обнаружения вызванного дефектом отклонения, достаточного, чтобы указать на ослабление соединения соединенных компонентов.
Предпочтительно контроль осуществляют, чтобы убедиться, превышает ли испытательный размер пороговую величину дефекта или первоначальное значение по существу сохраняется.
Предпочтительно выдают испытательный сигнал в случае свидетельствующего о дефекте отклонения на центральный пульт и/или автоматически останавливают ветроэнергетическую установку в случае свидетельствующего о дефекте отклонения
Предпочтительно мостик сформирован между по меньшей мере двумя частями компонентов и соединительной деталью или мостик сформирован в или на втором компоненте.
Предпочтительно соединительная деталь находится во взаимодействии в соединительном принимающем средстве принимающей детали, и мостик сформирован соединительным принимающим средством.
Предпочтительно контролируют мостик посредством измерительной конструкции у мостика, причем измерительная конструкция содержит устройство для измерения электрического и/или магнитного сопротивления.
Предпочтительно измерение расстояния и контроль осуществляют для того, чтобы проверить, превышает ли измеренное расстояние расстояние, возникающее при дефекте, причем измеренное расстояние регистрируют с помощью измерительной конструкции у мостика.
Предпочтительно измерительная конструкция содержит ультразвуковое измерительное устройство, и/или устройство для измерения напряжений, и/или устройство для измерения контакта.
Согласно формуле изобретения дополнительно заявляется испытательная сеть, имеющая множество контролируемых соединений компонентов по одному из п.п. 1-8, множество ветроэнергетических установок по одному из п.п. 9 или 10, и центральный испытательный пульт, выполненный с возможностью получения испытательного сигнала.
Предпочтительно для беспроводного получения испытательного сигнала от испытательной и мониторинговой системы, относящейся к контролируемому соединению компонентов и/или автоматической остановки ветроэнергетической установки в случае свидетельствующего о дефекте отклонения.
Другие признаки, преимущества и детали изобретения будут понятны из нижеследующего описания со ссылками на приложенные чертежи, где:
фиг. 1 - схематический вид ветроэнергетической установки;
фиг. 2 - подшипник лопасти - в данном случае для примера в связи с ветроэнергетической установкой по фиг. 1 - где вид (А) - сечение по линии А-А на виде (В) и вид (В) - вид сверху;
фиг. 3-фрагмент X на фиг. 2, где вид (А) - сечение с фланцем лопасти, вид (В) - соединительное средство в форме болта со сквозным каналом и вид (С) - резьба резьбовой шпильки, уплотненная относительно подшипника фланца лопасти и/или фланца лопасти;
фиг. 4 - вариант конфигурации по фиг. 3;
фиг. 5 - еще один вариант конфигурации по фиг. 3 или фиг. 4;
фиг. 6 - еще один вариант конфигураций по фиг. 3-5;
фиг. 7 (I) - схематический вид испытательной и мониторинговой системы для мониторинга соединения компонентов;
фиг. 7 (II) - конкретный вариант испытательной и мониторинговой системы, которая может быть подсоединена к отслеживаемому соединению компонентов по фиг. 2-6;
фиг. 8 - первая диаграмма (А) процесса иллюстрирует в форме диаграммы последовательности, а вторая диаграмма (В) показывает способ мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения в соединенных компонентах, в частности, для обнаружения расходящихся трещин и т.п., серьезных структурных нарушений в соединении компонентов, которые непосредственно влияют на надежность соединения;
и фиг. 9-12 - дополнительные варианты контролируемых соединений компонентов - в этом случае в ветроэнергетической установке - для описания других возможных форм мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов.
На фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка 1000, содержащая пилон 1, гондолу 2 и ротор 3, к которому прикреплены три лопасти 3.1, 3.2 и 3.3. Лопасти через обтекатель 4 соединены со ступицей 5, которая подробно показана на фиг. 1. Например, фрагмент (А) на фиг. 1 показывает крепление лопасти 3.1 ротора к ступице 5. Лопасть 3.1 ротора соединена с адаптером 9 ступицы с помощью подшипника 8 лопасти. Конфигурация такого соединения более подробно описана ниже со ссылками на фиг. 2-12.
На виде (В) на фиг. 2 показан пример первой лопасти 3.1 с фланцем 30 лопасти, который образует удерживающую деталь, или первый компонент по настоящему изобретению. Кроме того, на чертеже показано множество соединительных деталей 20 в форме множества винтов на фланце лопасти. Соединительные детали 20 расположены концентрическим периферийным рядом вдоль фланца 30 лопасти. Фрагмент X на фиг. 2А показан в увеличенном масштабе на фиг. 3А и подробно иллюстрирует нижний конец фланца 30 лопасти в форме конфигурации первого компонента, образующего удерживающую деталь, а также соединительная деталь 20 в форме болта, который удерживает фланец 30 лопасти на подшипнике 10 фланца лопасти, как конфигурацию второго компонента, образующего принимающую деталь. В этом случае контролируемое соединение компонентов образовано подшипником 10 фланца лопасти, болтом 20 и фланцем 30 лопасти. На фиг. 3А показано, что трещина 50 может образоваться, в частности, в нижней области соединительного принимающего средства 40, в данном случае, в глухом отверстии, при этом трещина также может появиться в чувствительном месте на подшипнике фланца лопасти, как будет показано ниже только в качестве примера для соединений 100, 101 … 108 компонентов. Меры, описанные далее, могут применяться в равной степени и для других соединений компонентов, которые подробно не показаны. В настоящем описании на всех фигурах чертежей применяются одни и те же ссылочные позиции для обозначения идентичных или подобных деталей или деталей с идентичными или подобными функциями.
Согласно концепции изобретения в первом варианте соединительной детали, показанной на фрагменте Y фиг. 3А и более подробно показанной на фиг. 3В и 3С в форме болта, имеется средство 60 сквозного канала, которое проходит вдоль центральной оси 61 соединительной детали 20 по всей ее длине. Таким образом, средство 60 канала соединяет открытую область глухого отверстия с открытым концом соединительной детали 20. В конечной области 70' соединительного принимающего средства 70 - в данном случае в форме глухого отверстия - соединительная деталь 20, как показано на фиг. 3С, уплотнена уплотнением - в данном случае тефлоновой лентой. В данном случае тефлоновая лента намотана на резьбу болта и, таким образом, герметизирует приемное средство 70 соединения в уплотненной области 80. Испытательное давление р подается по средству 60 канала и, таким образом, остается в нижней области соединительного принимающего средства 70 в форме глухого отверстия и может легко выходить из него, если в области этого глухого отверстия возникнет трещина или другое отверстие 50.
В данном случае подшипник 10 фланца лопасти выполнен в форме кольца, несущего подшипник 200 вращения, примыкающий к адаптеру 300 ступицы. Адаптер 300 ступицы в свою очередь соединен со ступицей 5, схематически показанной на фиг. 1.
На фиг. 4 показан вариант соединения 101 компонентов, которое также можно контролировать с помощью испытательного давления р, и на этом чертеже применены те же ссылочные позиции для обозначения идентичных или подобных признаков и функций. Для мониторинга испытательное давление р подают сбоку в промежуточное пространство между соединительной деталью 20 и фланцем 30 лопасти. Испытательное давление р проходит в концевую область 90 между соединительной деталью 20 и фланцем 30 лопасти. Испытательное давление р проходит в концевую область 90 между соединительной деталью 20 и фланцем 30 лопасти в соединительное принимающее средство 70, а именно в его нижний конец, в глухом отверстии. И вновь трещину 50 можно обнаружить по отклонению давления.
На фиг. 5 представлен другой вариант, в котором имеется возможность подавать испытательное давление р непосредственно в отверстие 91 для смазки в соединении 102 компонентов. Во внутреннее пространство подшипника может подаваться немного повышенное давление в одном или более месте с помощью отверстия 91 для смазки или через множество таких отверстий. Измерение утечки воздушного потока можно осуществлять с помощью измерения испытательного давления р. Это может оказаться преимуществом, поскольку существующие средства уплотнения подшипника позволяют ожидать лишь незначительных эффектов утечки.
На фиг. 6 показан еще один вариант контролируемого соединения 103 компонентов, где можно подавать испытательное давление р с помощью присосок 92 в подозрительных областях соединения компонентов, в данном случае подшипника 10 фланца лопасти. Присоски, на которые подается разрежение, или также колпачки 92, на которые подается повышенное давление и под которыми происходит образование трещины, создают легко обнаруживаемый эффект утечки. Множество присосок можно соединить общей подающей линией. С помощью центрального насоса с датчиком давления можно обнаружить, когда под одной из присосок образовалась трещина. Достаточно циклического контроля, например, раз в сутки. Присоски можно даже приклеивать по уплотняющей кромке, чтобы снизить базовую утечку.
На фиг. 7 вид I иллюстрирует принципиальную структуру контролируемого соединения компонентов, где также используются те же, что и на предыдущих чертежах, ссылочные позиции для обозначения идентичных или подобных деталей или деталей с идентичными и подобными функциями. Кроме того, на чертеже показана испытательная система 400 с линией 410 давления, идущей к средству 600 канала. На другой стороне линия 410 давления соединена с компрессором или подобным источником 420 давления, который может подавать испытательное давление на средство 60 канала по линии 410 давления в зависимости от положения переключающего клапана 430. Испытательное давление р может измеряться с помощью устройства 440 для измерения давления. Можно подавать давление по множеству линий, аналогичных линии 410 давления, применяя распределительный клапан или подобный переключающий давление элемент, например, распределительный клапан и т.п., в данном случае, через распределитель 450. Таким образом, сжатый воздух может подаваться на множество других средств каналов в дополнение к средству 60 канала. Это могут быть соединительные принимающие средства 71, 72 … 79 или дополнительные соединительные принимающие средства (не обозначенные здесь) (например, двенадцать соединительных принимающих средств), которые разнесены по окружности, например, через каждые 30°.
На видах IIA-IIC фиг. 7 подробно показаны конфигурации компонентов по фиг. 7 I. На фиг. 7 II (А) показан насос 421, являющийся источником давления, и манометр 441, являющийся прибором 440 для измерения давления. Линейная система 411 может получать сжатый воздух через переключающий клапан 441. Линейная система 411 более подробно показана на фиг. 7 II (В) и соединяет каждую десятую соединительную деталь 20 в форме винта с соответствующим средством 60 канала и соединительным принимающим средством 70 для подачи сжатого воздуха. Положения соединений в форме Т-образных деталей 60.1 или концевых деталей 60.2 с соединенными болтами 21, 22, 23 показаны в качестве примера на фиг. 7 II (В) и 7 II (С).
На фиг. 8 вид А иллюстрирует первый предпочтительный вариант способа мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов. Для этого на первом этапе SA1 систему 400 испытательного давления подсоединяют к соединению компонентов, например к соединению 100, 101-103, показанному на вышеописанных чертежах. На следующем этапе SA2 систему продувают и на третьем этапе SA3 воздействуют на соединительное принимающее средство 70 в соединениях 100, 101-103 компонентов испытательным давлением р, включая источник давления, например насос 421. На четвертом этапе SA4 запускают таймер и после истечения времени t измерения измеряют давление Р'. Если по истечении времени t давление Р' изменяется от испытательного давления р на существенную величину, которая достаточна для индикации ослабления соединения соединенных компонентов, предполагается, что возник существенный дефект, например, появилась расширяющаяся трещина или соединение неприемлемо ослабло. Существенное изменение давления возникает, например, когда измеренное на этапе SA6 давление р' отличается от испытательного давления р (повышенного давления) на этапе SA3 на величину, превышающую ΔР (например, оно ниже испытательного давления на величину, превышающую ΔР), или если измеренное давление р' ниже пороговой величины Р0. В этом случае на седьмом этапе SA7 выдается сигнал тревоги или другой тестовый сигнал, например, радиосигнал или сигнал по фиксированному информационному соединению. В этом случае способ может предпочтительно выполняться на ветроэнергетических установках 1000 по фиг. 1 так, чтобы из центрального местоположения можно было осуществлять мониторинг появления дефектов на множестве ветроэнергетических установок 1000. Для этой цели подходит испытательная сеть, имеющая множество контролируемых соединений 100, 101, 102, 103 компонентов, в частности, множество ветроэнергетических установок 1000 и центральный испытательный пульт, выполненный с возможностью принимать испытательный сигнал, в частности, беспроводной сигнал от испытательной и мониторинговой системы по фиг. 7, контролирующей соединения компонентов.
На фиг. 8В показана модификация способа мониторинга, при котором на первом этапе SB1 соединяют систему 400 испытательного давления к соединению 100, 101-103 компонентов по фиг. 2-7. На втором этапе SB2 систему 400 испытательного давления и соединение 100, 101-103 компонентов, то есть соединительное принимающее средство 70 и средство 60 канала, продувают. На третьем этапе SB3 на систему и соединительное принимающее средство 70 подают испытательное давление р. На этапе SB4 регистрируют конфигурацию измеренного испытательного давления р', то есть функцию p(t) времени t. Естественно, в варианте тестовое давление р можно удерживать на величине р0 и, затем, проводить измерение, определяя, следует ли использовать существенный объемный расход V, превышающий пороговый расход Vo, в источнике давления, чтобы поддерживать давление р на величине р0. На этапе SB5, например, определяют, превышает ли в первом случае перепад давления GRAD (p) допустимую величину GRAD0 (р). Во втором случае можно проверить, превышает ли объемный расход V пороговую величину V0, необходимую для поддержания данной амплитуды давления р0. В случае превышения на шестом этапе SB6 можно определить изменение, достаточное для указания на ослабление соединения соединенных компонентов. В этом случае вновь на центральный пульт поступает информация о неисправности, или об ослаблении соединения, или о неприемлемом повреждении соединения 100, 101-103 компонентов ветроэнергетической установки 1000.
В обоих способах по фиг. 8А и 8В по линии "JA" может быть затребован ремонт или остановка агрегата для выполнения более точного визуального осмотра агрегата и, возможно, для инициации ремонта. В другой ситуации, то есть, когда изменение, свидетельствующее о наличии дефекта, не обнаружено, может быть инициирован возврат к началу цикла по линии "NEIN", при котором повторяются этапы SA2-SA6 и SB2-SB5, соответственно.
На фиг. 9-12 показаны другие варианты концепции изобретения, более конкретно, на фиг. 9 показано другое соединение 104 компонентов в ветроэнергетической установке 1000, которое аналогично соединениям, описанным со ссылками на фиг. 2-4, и где идентичные или подобные детали обозначены теми же ссылочными позициями. В модификации усовершенствованного способа мониторинга, показанной на фиг. 9 и фиг. 10, фиг. 11 и фиг. 12, осуществляют воздействие на мостик между первым и вторым компонентами 30, 10. После этого можно осуществлять мониторинг контрольного расстояния. Если отклонение, вызванное дефектом достаточно велико, чтобы указывать на ослабление соединения, можно принять меры к остановке ветроэнергетической установки 1000 для ремонта или технического обслуживания. На фиг. 9-12 показаны альтернативы, которые по существу основаны на том факте, что мостик между первым и вторым компонентами является критическим элементом, позволяющим обнаружить дефект, который можно обнаружить с помощью контрольного расстояния. В случае вариантов, показанных на фиг. 9-12, соединительная деталь 20 или соединительное принимающее средство 10 играют вспомогательную роль, поскольку в этом случае критическим является расстояние между компонентами 10, 30, в данном случае фланцем лопасти и подшипником фланца лопасти.
На фиг. 9 показана измерительная конструкция 510 с ультразвуковым измерительным устройством 511, установленным на соединении 104 компонентов. Более конкретно, здесь используется принцип измерения с помощью акустической процедуры для определения изменений расстояния между фланцем лопасти и подшипником фланца лопасти (компоненты 30, 10). Аналогично акустическому способу или звуковым образцам, можно определить изменение собственной частоты или из отношений в системе с трещиной. В принципе для измерения расстояния между фланцем лопасти и подшипником фланца лопасти или между первым и вторым компонентами 30, 10 подходят также неакустические способы, такие как оптический способ или лазерный способ. В принципе таким способом можно контролировать расстояние между поверхностью фланца лопасти и поверхностью подшипника фланца лопасти. Поверхность адаптера 300 ступицы также может служить опорной точкой. Аналогично ультразвуковому способу, показанному на фиг. 9, можно применять облучение подшипника 10 фланца лопасти, как в нижеприведенном примере. Таким образом, можно обнаружить эхо, отраженное от задней стенки фланца 30 лопасти или от границы между ней и подшипником фланца лопасти. На измерительном устройстве можно использовать множество излучателей 511 колебаний, работающих параллельно. Альтернативно, для обнаружения можно также использовать обмотку.
На видах А и В на фиг. 10 показаны два возможных варианта определения расстояния между фланцем 30 лопасти и подшипником 10 фланца лопасти с помощью пульсаторов (пульсоров) 521, 522. Для этой цели измерительная конструкция 520 имеет пульсоры 521 и 522 и измерительную точку, которые функционируют в качестве приемопередатчиков. При расположении множества пульсоров на периферии является возможным выполнить измерения у адаптера ступицы напротив кромки относительно фланца лопасти. Разрыв винтового средства, другими словами, соединения 105, 106 компонентов подшипника 10 фланца лопасти, может также автоматически быть обнаружен с помощью пульсоров 521, 522. Измерительная цепочка также может быть увеличена до верхней кромки фланца 30 лопасти, как показано на фиг. 10В. Таким способом также можно отслеживать разрыв винтов во фланце лопасти.
На фиг. 11 показано еще одно контролируемое соединение 107 компонентов с контуром постоянного тока, например, с измерительным устройством 530, которое имеет проволочный тензодатчик 531. Мониторинг можно осуществлять, применяя контур постоянного тока в форме меандра вокруг поврежденной области. В частности, контур постоянного тока можно приклеить на место в форме проволочного тензодатчика. Вместо проволочного тензодатчика 531 можно применять простой пленочный носитель, например, с нанесенными осаждением из газовой фазы проводниками и т.п.
На фиг. 12 показано еще одно контролируемое соединение 108 компонентов с измерительной конструкцией 540, которая содержит устройство для измерения электрического и/или магнитного сопротивления. В частности, в этом случае имеется микропереключатель 541, являющийся сравнительно простым решением. С помощью микропереключателя в контуре постоянного тока можно обнаружить изменения пути, соединенного с трещиной, в области 1-2 мм. Полезным будет множество микропереключателей на внутреннем и внешнем диаметрах. Предпочтительно, можно установить толкатель 542, что позволит осуществлять мониторинг сравнительно широкой области. Если трещина 50 вышеописанного типа появится в подшипнике 10 фланца лопасти, микропереключатель 541 с толкателем 542, расположенные в подвергающейся опасности области подшипника 200 вращения, разомкнут контакт и, таким образом, укажут на дефект.
Перечень позиций
0 - пороговый ток
1 - пилон
2 - гондола
3 - ротор
3.1, 3.2, 3.3 - три лопасти ротора
4 - обтекатель
5 - ступица
7 - генератор
8 - подшипник лопасти
9 - адаптер ступицы
10 - первый компонент, в частности подшипник фланца лопасти
20 - соединительная деталь, в частности болт
21, 22, 23 - болт
30 - второй компонент, в частности фланец лопасти
40 - соединительное принимающее средство
50 - трещина, в частности формация трещины, отверстие и т.п.
60 - средство канала
60.1 - Т-образный участок
60.2 - концевой участок
61 - центральная линия
70 - соединительное принимающее средство, в частности глухое отверстие
70' - соединительное принимающее средство
71-79 - соединительное принимающее средство
80 - уплотненный участок
90 - граничная область
91 - отверстие для смазки
92 - присоски или колпачки
100-108 - соединение компонентов
200 - подшипник вращения
300 - адаптер ступицы
400 - испытательная система, в частности система испытательного давления
410 - линия давления
411 - система линий
420 - источник давления
421 - насос
430 - переключающий клапан
440 - устройство для измерения давления, в частности прибор
441 - манометр
450 - распределитель
510 - первая измерительная конструкция
520 - вторая измерительная конструкция
521 - первый пульсор
522 - второй пульсор
523, 524 - измерительная точка
530 - третья измерительная конструкция
531 - проволочный тензодатчик
540 - четвертая измерительная конструкция
541 - микропереключатель
542 - толкатель
1000 - ветроэнергетическая установка
р - испытательное давление
р' - отобранное испытательное давление
р0 - пороговое давление
ΔР - перепад давления
р0 - амплитуда давления
SA1-SA7 - этапы первого варианта способа
SB1-SB6 - этапы второго варианта способа
t - время
V - объемный расход
V0 - пороговый расход
1. Контролируемое соединение компонентов, содержащее:
- первый компонент, образующий удерживаемую деталь,
- второй компонент, образующий принимающую деталь,
- соединительную деталь, которая удерживает второй компонент и первый компонент в соединенном состоянии, причем соединительная деталь находится во взаимодействии с соединительным принимающим средством принимающей детали,
отличающееся тем, что для контролирования нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов
- на соединительное принимающее средство можно воздействовать испытательным давлением, и
- испытательное давление можно контролировать для обнаружения отклонения, свидетельствующего о дефекте, которое достаточно, чтобы указать на ослабление соединения соединенных компонентов.
2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что соединительная деталь имеет средство сквозного канала, выполненное с возможностью соединения с источником давления для приложения испытательного давления и которое ведет в соединительное принимающее средство.
3. Соединение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что средство канала проходит вдоль всей длины в соединительной детали.
4. Соединение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что средство канала проходит по части длины соединительной детали, в частности снаружи соединительной детали.
5. Соединение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что промежуточное пространство между соединительной деталью и одним из первого и второго компонента образует средство канала, выполненное с возможностью соединения с источником давления для приложения испытательного давления, ведущее к соединительному принимающему средству.
6. Соединение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что соединительной деталью является винт или резьбовая шпилька.
7. Соединение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что соединение является несущим соединением в форме резьбового соединения между фланцем и подшипником фланца.
8. Соединение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что принимающая деталь выполнена с возможностью принимать подшипник вращения.
9. Ветроэнергетическая установка, имеющая контролируемое соединение компонентов по одному из пп. 1-8, содержащая пилон, гондолу и вал, расположенный в гондоле, соединенный с генератором, причем вал приводится в действие множеством лопастей ротора, которые соединены с валом с помощью ступицы, и причем лопасть ротора соединена с адаптером ступицы подшипником лопасти, отличающаяся тем, что контролируемое соединение компонентов сформировано на роторе и/или ступице.
10. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что удерживаемая деталь сформирована в форме фланца лопасти, принимающая деталь сформирована в форме подшипника фланца лопасти, а соединительная деталь сформирована в форме резьбовой соединительной детали между фланцем лопасти и подшипником фланца лопасти.
11. Способ мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов, причем соединение компонентов содержит:
- по меньшей мере один первый компонент, образующий удерживаемую деталь,
- по меньшей мере один второй компонент, образующий принимающую деталь,
- по меньшей мере одну соединительную деталь, которая удерживает второй компонент и первый компонент в соединенном состоянии, причем соединительная деталь находится во взаимодействии с соединительным принимающим средством принимающей детали,
содержащий этапы, на которых:
- воздействуют на соединительное принимающее средство испытательным давлением;
- контролируют испытательное давление для обнаружения свидетельствующего о дефекте отклонения, достаточного для указания на ослабление соединения соединенных компонентов.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что испытательное давление является повышенным давлением.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что испытательное давление является пониженным давлением.
14. Способ по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что испытательное давление является пневматическим давлением.
15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что испытательное давление является гидравлическим давлением.
16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что на соединительное принимающее средство воздействуют испытательным давлением с заданными интервалами времени.
17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что испытательное давление непрерывно подают с заданной амплитудой и
- вызванное дефектом отклонение распознают, если объемный расход превышает пороговый объемный расход, необходимый для поддержания амплитуды, и/или,
- проводят испытание, чтобы проверить, достигнута ли пороговая величина дефекта или по существу поддерживается первоначально поданное испытательное давление.
18. Способ по п. 11, при котором испытательное давление прикладывают однократно с заданной амплитудой и отслеживают характеристику падения испытательного давления по амплитуде и отклонению, свидетельствующему о дефекте, если характеристика падения по времени и/или величине превосходит пороговую величину.
19. Способ по любому из пп. 11-13, при котором выдают испытательный сигнал в случае свидетельствующего о дефекте отклонения на центральный пульт и/или автоматически останавливают ветроэнергетическую установку в случае свидетельствующего о дефекте отклонения.
20. Способ мониторинга соединения компонентов для обнаружения нежелательного ослабления соединения соединенных компонентов, при котором соединение компонентов содержит:
- по меньшей мере один первый компонент, образующий удерживаемую деталь,
- по меньшей мере один второй компонент, образующий принимающую деталь,
- по меньше мере одну соединительную деталь, которая удерживает второй компонент и первый компонент в соединенном состоянии,
содержащий этапы, на которых:
- воздействуют на мостик между первым и вторым компонентами,
контролируют мостик для обнаружения вызванного дефектом отклонения, достаточного, чтобы указать на ослабление соединения соединенных компонентов.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что контроль осуществляют, чтобы убедиться, превышает ли испытательный размер пороговую величину дефекта или первоначальное значение по существу сохраняется.
22. Способ по п. 20, в котором выдают испытательный сигнал в случае свидетельствующего о дефекте отклонения на центральный пульт и/или автоматически останавливают ветроэнергетическую установку в случае свидетельствующего о дефекте отклонения.
23. Способ по п. 20, отличающийся тем, что мостик сформирован между по меньшей мере двумя частями компонентов и соединительной деталью или мостик сформирован в или на втором компоненте.
24. Способ по п. 20, отличающийся тем, что соединительная деталь находится во взаимодействии в соединительном принимающем средстве принимающей детали и мостик сформирован соединительным принимающим средством.
25. Способ по п. 20, отличающийся тем, что контролируют мостик посредством измерительной конструкции у мостика, причем измерительная конструкция содержит устройство для измерения электрического и/или магнитного сопротивления.
26. Способ по п. 20, отличающийся тем, что измерение расстояния и контроль осуществляют для того, чтобы проверить, превышает ли измеренное расстояние расстояние, возникающее при дефекте, причем измеренное расстояние регистрируют с помощью измерительной конструкции у мостика.
27. Способ по п. 20, отличающийся тем, что измерительная конструкция содержит ультразвуковое измерительное устройство, и/или устройство для измерения напряжений, и/или устройство для измерения контакта.
28. Испытательная сеть, имеющая множество контролируемых соединений компонентов по одному из пп. 1-8, множество ветроэнергетических установок по одному из пп. 9 или 10 и центральный испытательный пульт, выполненный с возможностью получения испытательного сигнала.
29. Испытательная сеть по п. 28 для беспроводного получения испытательного сигнала от испытательной и мониторинговой системы, относящейся к контролируемому соединению компонентов и/или автоматической остановки ветроэнергетической установки в случае свидетельствующего о дефекте отклонения.
