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imc风力涡轮机组测试解决方案——陆地、海上和空中

涡轮机测试对数据采集技术提出了什么挑战？

能源转型的主力军是风车和风电场，它们完全不受自然界中寒冷、霜冻和凝结等气象事件的影响。此外，风力涡轮机是很高大的装置，耸立在其他环境之上，暴露在频繁的雷击中。为了在这里进行长期测量，有必要保护测量设备免受这些事件的影响。

一个重要的因素是“在特定的风速下，风力涡轮机能提供多少能量?”的问题。风力涡轮机通常使用优化的速度控制方案运行，以达到理想的效率，因此应在现场直接测量功率曲线。这同样适用于机械负荷，除了环境影响外，机械负荷对风机的运行稳定性也有影响。

噪声是提高风力涡轮机组接受度的一个重要因素。这就是“涡轮机的声音有多大?”的问题所在。声音响度本身问题并不大，问题是声音中包含的信号会对我们的健康造成影响。测量声音的排放是其中的一个重要参数。

最后，但并非是最不重要的，一个系统的电网兼容性问题，"以什么质量的能源输入现有的电网？"

 

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风机测试中数据采集的挑战与解决方案

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为什么选择imc风机测试解决方案？

无论是在风力发电厂进行测量或监控，亦或是在部件测试台进行测量、控制和反馈控制——使用imc系统进行测量数据采集都是高效、易于执行且收获满满。

风力涡轮机的测量是在寒冷、炎热、潮湿、冷凝、振动、电磁干扰和瞬态电压峰值等恶劣环境条件下进行的，需要相应坚固的测量仪器。尤其适用于长期和现场测量。

坚固的imc测量系统在PC网络中可靠地工作，但也可以独立于PC。由于将信号调节、AD转换、实时计算和数据存储所需的所有组件集成在一个系统中，imc解决方案可以在远程工厂中完全自主地使用。

即使在恶劣的环境条件下，imc测量技术已经证明了自己，可以在风力发电机组的极端环境中表现可靠。短时间内强烈的温度波动和从-40°C到+85°C的宽温度范围不会对imc测量设备造成任何影响。

 

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[Translate to Chinese (Simplified):] Prüfung von Windenergie-Prototypen

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Die Vermessung von Windkraftanlagen ist ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung von Prototypen, um sicherzustellen, dass die Leistung und Zuverlässigkeit der Anlagen den Erwartungen entspricht. 

 

Bei der Vermessung von Windturbinen sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen, z. B. die Windverhältnisse am Standort, die Ausrichtung und Höhe der Turbine, die Flügelgeometrie, die Leistung der Generatoren und die Höhe der Stromerzeugung. 

Systematische Tests der gesamten Energieübertragungsstrecke von der Nabe bis zum Netz sind bei den Herstellern erforderlich, um Triebstrang, Getriebe und Generator, aber auch Umrichter und Regelkonzepte zu überprüfen, zu verbessern und weiterzuentwickeln. Daneben umfasst die Anlage weitere Hilfsantriebe und Vorrichtungen, etwa zur Positionierung und Ausrichtung der Gondel, die ebenfalls getestet und erprobt werden müssen. Diese Windkraftanlagen Prototypentest unterliegen verschiedenen Normen, die diese erfüllen müssen. 

IEC-61400 ist eine Reihe von internationalen Normen, die sich mit der Konstruktion, dem Betrieb und der Wartung von Windkraftanlagen befassen. Die Normen wurden von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) entwickelt und gelten als wichtiger Maßstab für die Windenergiebranche weltweit. 

 

Ein Bild, das Diagramm enthält. Automatisch generierte Beschreibung 

 

Die Normenreihe IEC-61400 umfasst mehrere Teile, die spezifische Aspekte von WEA abdecken,  wie zum Beispiel: 

  • IEC 61400-1: Konstruktionsanforderungen 
  • IEC 61400-2: Konstruktionsanforderungen für kleine Turbinen 
  • IEC 61400-3: Konstruktionsanforderungen für Offshore-Anlagen 
  • IEC 61400-4: Anforderungen an die Konstruktion von Getrieben 
  • IEC 61400-5: Konstruktionsanforderungen für Rotorblätter 
  • IEC 61400-6: Entwurf von Türmen und Fundamenten 
  • IEC 61400-11: Windenergieanlagen - Schallmessverfahren 
  • IEC 61400-12: Windenergieanlagen - Leistungsmessung 
  • IEC 61400-13: Windenergieanlagen - Messung von mechanischen Lasten 
  • IEC 61400-14: Windenergieanlagen - Schallleistung und Tonhaltigkeit 
  • IEC 61400-21: Windenergieanlagen - Netzqualität und Netzverträglichkeit 

imc Testing Solution Capabilities

声音测量方法用于测量风力涡轮机的声级。声级是在设计、建造和运行风力涡轮机时必须考虑的一个重要因素，以确保涡轮机符合适用的声音限制，不会对附近居民的健康和生活质量产生不利影响。

有一套标准的声音测量程序，即由测试员用放置在风力涡轮机附近的测量仪、风力测量桅杆以及涡轮机的功率和速度等测量值来测量声音水平。测量结果以分贝（dB）表示，可以在不同的频率范围内进行，以评估与人类感知有关的声级。为此，有特殊的测量程序，该程序在IEC 61400-11标准中定义，并在风轮机的近距离内进行测量。

 

风力涡轮机以何种风速提供多少能量？风力涡轮机通常使用优化的速度控制概念来操作，以达到理想的效率。这可以通过调整叶片的迎角位置（变桨控制）来实现。

 

IEC-61400-12-1具体而言，该标准描述了测量风力涡轮机的风速、风向、空气密度、发电量和运行条件的要求。它还规定了测量这些参数时需要考虑的测量不确定性。IEC-61400-12-1是评估风力涡轮机性能的重要标准，被世界各地的监管机构、投资者和风电场运营商使用。
 

IEC 61400-12-2描述了测量风力涡轮机功率曲线的方法，包括测试场地的选择、测量仪器以及数据分析和数据报告的程序。

典型测量点：

  • 轮毂高度的风速和风向、气温和气压

  • 电功率、转子速度、俯仰角和方位角

IEC 61400-13描述了测量作用在风力涡轮机转子叶片上的空气动力的要求，以及由转子旋转和涡轮机的其他运动产生的机械力。该标准还规定了监测和评估可能由负载引起的振动和其他振荡的要求。

 

该标准还包含了检查运行中风力涡轮机负载的规定，以确保涡轮机能够承受负载并安全运行。

IEC 61400-13是风能行业的一个重要标准，因为它有助于确保以标准化的方式测量和评估风力涡轮机的负载。该标准被世界各地的风机制造商、风电场运营商和监管机构所采用。

 

典型测量点：

  • 转子叶片中的枢转、弯曲和冲击力矩

  • 转子轴中的扭矩

  • 塔基和塔顶的弯曲和扭转力矩

  • 电功率、转子速度、俯仰角和方位角

  • 轮毂高度的风向、空气温度和空气压力

IEC 61400-14是IEC 61400系列标准的一部分，描述了测量和评估风力发电机组的声功率和声调的要求。该标准规定了测量和评估风力发电机组的声音排放的程序，以确保它们符合法律规定的隔声要求。在评估风机发出的声音时，风机的声功率和声调是需要考虑的重要因素。

 

声功率是指风力涡轮机发出的声音总量，通常用分贝（dB）表示。声功率取决于几个因素，如涡轮机的尺寸、转子速度和风速。

风力涡轮机的声音含量是指声音的音调特性，通常被称为 "音调成分"。当风力发电机在特定速度或风速下产生由单个频率或一系列频率组成的声音时，就会产生音调。这可能被认为是一种嗡嗡作响的声音，对附近的居民来说尤其烦人。

ISO 61400-14是风能行业的一项重要标准，因为它有助于确保以标准化的方式测量和评估风力涡轮机的声音排放。该标准被世界各地的风力涡轮机制造商、风电场运营商和监管机构所采用。

 

 

ISO 61400-21规定了风机在各种电网条件下的运行要求，如电网电压的波动或电网的干扰。该标准还描述了对涡轮机控制的要求，以确保稳定的电力供应。

 

 

 

风力涡轮机的组成部分包括转子叶片、机舱、齿轮箱、发电机、塔架和变桨系统。

 

转子叶片是风力涡轮机最重要的部件之一，因为它们有助于利用空气动力将风能转化为电能。

机舱由将风的动能转换成机械能的部件组成。

齿轮箱用于将速度从缓慢移动的主轴提高到快速移动的轴，该轴通过一个制动器连接到发电机。

风力涡轮机发电机将机械能转化为电能。

了解更多风力涡轮机如何工作

 

风力涡轮机是一种高大的装置，其位置通常会使其暴露在频繁的雷击中。imc防雷模块的目的是最大限度地降低雷击对测量系统造成破坏或损坏的风险。

 

了解更多风力涡轮机的雷电和浪涌保护

气象站是各种气象传感器在一个非常小的空间内的组合。通过imc STUDIO 3PDI接口，所有重要的参数都可以在imc STUDIO中记录和显示。不需要对各个传感器进行耗时的机械安装。该连接通过一根USB电缆（如RS485）和一根24V电源电缆进行。

 

了解更多风力涡轮机气象站

案例研究

单一叶片安装验证测试

  • 公司: Directtech GmbH
  • 行业: 能源与公众事业
  • 地区: 德国
  • imc 数据采集系统: 稳健且灵活的imc CRONOSflex
  • imc 数据采集软件: imc FAMOS

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使用imc系统的小型风力涡轮机测试

  • 公司: Directtech GmbH
  • 行业: 能源与公共事业
  • 地区: 德国
  • imc 数据采集系统: 稳健且灵活的imc CRONOSflex
  • imc 数据采集软件: imc FAMOS

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