Misura della deformazione sulle pale e nel riduttore di una turbina eolica in funzionamento
In sintesi
Gli estensimetri vengono posizionati su più pale, o in numerosi punti di una stessa pala, e nel riduttore, con la turbina in funzionamento. I loro fili sono collegati ai connettori del rotore di un collettore rotante SR45A-AXHS o SR60A-AXHS situato in fondo all’albero, che trasmette 45 o 60 canali verso il sistema fisso di acquisizione dati. Sull’albero di trasmissione, un TEL-SC a collo sdoppiato con telemetria integrata e alimentazione a induzione trasmette fino a dodici canali senza contatto.
- 45 o 60
- canali su un collettore rotante di fine albero
- 250 mA
- corrente massima per canale
- 4 000 giri/min
- velocità massima degli SR45A-AXHS e SR60A-AXHS
Catena di misura
Ogni estensimetro richiede le proprie connessioni, e una prova che copre più pale richiede rapidamente decine di canali tra il rotore e il registratore fisso. Gli estensimetri sono posizionati nelle zone di interesse sulle pale e nel riduttore; la configurazione determina il numero di canali, e quindi la scelta tra 45 e 60. I collettori rotanti Michigan Scientific sono stati utilizzati in questo modo su turbine eoliche, nel riduttore e sulle pale.
Il segnale di un estensimetro è un segnale di basso livello. Negli SR45A-AXHS e SR60A-AXHS, le spazzole e le piste sono in metalli preziosi elicoidali privi di placcatura, il che mantiene la variazione di resistenza di picco a 0,1 Ω.
Collettore rotante
| Modelli | SR45A-AXHS, 45 canali · SR60A-AXHS, 60 canali |
|---|---|
| Montaggio | estremità dell’albero, flangia sul rotore |
| Velocità massima | 4 000 giri/min |
| Corrente per canale | 250 mA |
| Variazione di resistenza di picco | 0.1 Ω |
| Dimensioni | rotore 63,49 mm, statore 36,58 mm · 181,61 mm (SR45A) o 203,2 mm (SR60A) di lunghezza |
| Collegamenti | connettori circolari su rotore e statore |
| Temperatura di esercizio | da −40 a 121 °C |
| Manutenzione | stagni alla polvere, cuscinetti lubrificati a vita, nessuna pulizia ordinaria |
Cablaggio del ponte
Il rumore delle piste dipende dalla posizione dei bracci del ponte. Con tutti e quattro i bracci del ponte sul lato rotante, le piste sono all’esterno del ponte e non possono influirne l’equilibrio: il rumore di picco delle piste resta inferiore allo 0,1 % del segnale dei dati. Le configurazioni che lasciano uno o due bracci sul lato rotante collocavano piste all’interno del ponte e non sono utilizzate.
Telemetria sull’albero di trasmissione
Il TEL-SC è un anello a fascia spaccata con telemetria digitale della serie M-320 e alimentazione a induzione integrate. Si chiude attorno all’albero, per cui si monta e si smonta senza smontare le estremità dell’albero, e una bobina primaria fissa lo alimenta. Gli anelli con diametro superiore a 76 mm accettano fino a dodici canali di estensimetri o termocoppie; la scheda tecnica del TEL-SC mostra una fascia da 3,5 in su un albero di trasmissione di una turbina eolica con un primario di tipo paletta.
Su un’estremità libera dell’albero, il modello T8 si fissa con due viti M4 e trasmette otto canali di estensimetri o termocoppie, digitalizzati a 16 bit con una larghezza di banda da CC a 1 000 Hz, via RF con controllo degli errori. È alimentato per induzione da una bobina primaria di tipo paletta posta a 3-5 mm, non ha cuscinetti né parti soggette a usura, funziona da −40 a 125 °C, e la serie T ha dato prova di sé a 24 000 giri/min. Il suo ricevitore fornisce ± 10 V per canale.
Procedura
- 01
Definire la disposizione degli estensimetri
Diverse pale, o numerosi punti su una stessa pala, e il moltiplicatore. Il numero determina 45 o 60 canali.
- 02
Cablare ciascun ponte con i suoi quattro bracci sul rotore
Le piste restano all’esterno del ponte.
Canali a estensimetri attraverso un collettore rotante - 03
Instradare i fili verso l’estremità dell’albero
Ai connettori rotore del collettore rotante montato in cima all’albero.
SR45A-AXHS e SR60A-AXHS - 04
Oppure chiudere un TEL-SC attorno all’albero di trasmissione
Fascia, bobina primaria e ricevitore, con i ponti cablati alla fascia.
Telemetria ad anello spaccato TEL-SC - 05
Registrare dal lato fisso
Tutti i canali di deformazione riuniti durante il funzionamento.
Risultato
La deformazione in numerosi punti sulle pale e nel moltiplicatore, registrata insieme mentre la turbina gira. Un collettore rotante da 45 o 60 canali in cima all’albero trasmette i canali degli estensimetri al registratore; una telemetria a fascia spaccata sull’albero di trasmissione lo fa senza contatto.
Domande frequenti
Come escono i segnali degli estensimetri da una pala di turbina eolica in rotazione?
Attraverso un collettore rotante montato in cima all’albero. I fili degli estensimetri vanno ai connettori rotore, e i connettori statore vanno a un sistema fisso di acquisizione dei dati.
Quanti canali ha un collettore rotante per estensimetri su pale?
45 sul SR45A-AXHS, 60 sul SR60A-AXHS, a 250 mA per canale, tramite connettori circolari su rotore e statore.
Un collettore rotante aggiunge rumore a un segnale di estensimetri?
Con i quattro bracci del ponte sul lato rotante, le piste sono esterne al ponte e il rumore di picco delle piste resta inferiore a 0,1 % del segnale di dati.
Si può usare la telemetria su un albero di trasmissione di un aerogeneratore?
Sì. Il collare aperto TEL-SC si chiude attorno ad alberi da 23 mm e oltre ed è alimentato per induzione; gli anelli oltre 76 mm accettano fino a dodici canali.
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