GTM obdržela patent pro měření vícesložkového namáhání

Větrná elektrárna

Patentová listina GTM

Patentovaný proces stanovování krouticího momentu pomocí techniky měření vícesložkového namáhání

GTM učinila další krok směrem k přesnějšímu měření krouticího momentu a účinnosti zařízení pro větrnou energii (WEA): Dne 5.9.2019 udělil Německý patentovací úřad naší firmě patent na měření krouticího momentu a účinnosti zařízení pro větrnou energii pomocí techniky měření vícesložkového namáhání. „Máme velkou radost z toho, že byl náš vynález shledán natolik inovativním, že získal patentovou ochranu“, řekl Daniel Schwind, technický ředitel GTM.

Koeficient účinnosti jako rozhodující veličina

Dosud byla pro efektivnost WEA rozhodující technická pracovní výkonnost a doba běhu. Z tohoto důvodu byly ve zkušebnách testovány především parametry dle těchto kritérií. Avšak dnes se do popředí stále více dostává jiná veličina: koeficient účinnosti.

Hlavice WEA, tedy generátor a převodovka bez křídel, dosahují v dnešní době účinnosti kolem 95 procent. Dosud nebylo možno – a nebylo to ani nutno – tento koeficient určovat s přesností na desetinná místa. Ale právě to je na pozadí tohoto cíle – významně zvýšit výrobu obnovitelné energie – stále důležitější. Vždyť čím přesnější je stanovení přesného koeficientu účinnosti, tím více domácnostem je možno dodávat energie z WEA. Na základě šetření Spolkového svazu větrné energie (BWE) činil na konci roku 2017 výkon větrné energie ve světovém měřítku 539 581 megawatt. Pokud se zohlední prostoje způsobené nedostatkem větru (1 500 hodin plného zatížení), stačilo by o 0,1% efektivnějších zařízení, aby se v Německu pokryl požadavek na energie pro 85 000 osob.

Tímto způsobem stanovení koeficientu účinnosti WEA, již ve fázi plánování, posiluje konkurenceschopnost odvětví získávání větrné energie.

Zkušební zařízení musí za tímto účelem vykazovat ještě vyšší přesnost, reprodukovatelnost a srovnatelnost než tomu bylo dříve: proto je nezbytné zajistit přesnost při měření krouticího momentu v řádu 0,1%.

Jak tento vynález funguje

Díky technické inovaci, kterou navrhlo GTM, vznikla možnost měřit krouticí moment, a tak i účinnost, s požadovanou přesností. K dosažení tohoto cíle se na zkušební stav nainstaluje systém, který je založen na převodu naměřených veličin na sílu a délku: Tedy systém pro měření vícekomponentního zatížení. Tato platforma zahrnuje několik snímačů sil a přídavných kloubů pro oddělení vedlejších komponent.

Snímače sil jsou kalibrovány s přesností < 0,1%. V důsledku speciálního uspořádání snímačů sil a kloubů v tomto systému vznikají silová ramena. I tato silová ramena jsou kalibrována s přesností < 0,1%.

Pro ustavení polohy platformy na zkušebním zařízení WEA jsou k dispozici dvě možnosti: buď mezi základy a hlavicí, nebo mezi základy a pohonným systémem zkušebního zařízení.

Pro zlepšení poměru náklady/výkon je výhodné tuto měřicí platformu doplnit nového zkušebního zařízení, místo toho, aby se stávající zkušební zařízení muselo přestavovat.

Navázání na národní etalon

GTM je dodavatelem Fyzikálně-technického spolkového institutu (PTB) v Braunschweigu, který v rámci zákona o silách, jmenovitě jde o zákon o jednotkách a časový zákon, spravuje národní etalony. Naše firma vyvinula metodu v návaznosti na projekt PTB, který se zakládá na etalonovém zařízení pro měření krouticího momentu o velkých hodnotách – až po 5 MN.m, které umožňuje zpětné navázání. Odhadovaná nejistota měření u nového zařízení PTB je ca. 0,1%. U dalších stupňů zpětného navázání – kalibrace etalonového snímače, který se používá výlučně pro kalibraci zkušebních zařízení WEA – dochází k výskytu dalších nejistot měření. Z tohoto důvodu je třeba počítat s nejistotou měření zkušebních zařízení ca. 2%.

GTM doplňuje metodu PTB

Vynález GTM se zaměřuje na paralelní metodu k tomuto řetězci zpětného navázání, jejíž prostřednictvím je možno dosáhnout menší nejistoty měření: Zpětného navázání s cílovou nejistotou měření < 0,1% je možno docílit tím, že systémové prvky se převádí na měřicí zařízení síly a dráhy PTB. Tím se dosahuje menší nejistoty měření než je 0,01%. Z tohoto důvodu také odpadá jeden mezikrok: měření krouticího momentu přes snímač momentu. Pomocí snímače momentu je možno zajistit proces bilaterálních porovnání při menších nejistotách měření.

„Naším vynálezem doplňujeme metodu PTB, založenou na přesnějším stanovení velkých krouticích momentů. Máme radost z toho, že díky naší schopnosti inovace a znalostí v oblasti techniky vícesložkového zatížení můžeme měření krouticích momentů na zkušebních zařízení WEA a tím i měření účinnosti pozvednout na vyšší úroveň“, říká Daniel Schwind.