TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 10687-23:2025
IEC 61400-23:2014
HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ – PHẦN 23: THỬ NGHIỆM KẾT CẤU ĐẦY ĐỦ CỦA CÁNH RÔTO
Wind turbines - Part 23: Full-scale structural testing of rotor blades
Mục lục
Mục lục
Lời nói đầu
1 Phạm vi áp dụng
2 Tài liệu viện dẫn
3 Thuật ngữ và định nghĩa
4 Chú giải
4.1 Ký hiệu
4.2 Ký hiệu Hy Lạp
4.3 Chỉ số dưới
4.4 Hệ toạ độ
5 Nguyên tắc chung
5.1 Mục đích của thử nghiệm
5.2 Trạng thái giới hạn
5.3 Các ràng buộc thực tế
5.4 Kết quả thử nghiệm
6 Tài liệu và quy trình cho thử nghiệm cánh
7 Chương trình thử nghiệm cánh và kế hoạch thử nghiệm
7.1 Các khu vực cần thử nghiệm
7.2 Chương trình thử nghiệm
7.3 Kế hoạch thử nghiệm
8 Hệ số tải trọng cho thử nghiệm
8.1 Quy định chung
8.2 Hệ số an toàn từng phần trong thiết kế
8.3 Hệ số tải trọng thử nghiệm
8.4 Ứng dụng các hệ số tải trọng để xác định tải trọng mục tiêu
9 Tải trọng thử nghiệm và đánh giá tải trọng thử nghiệm
9.1 Quy định chung
9.2 Ảnh hưởng của việc đưa vào tải trọng
9.3 Thử nghiệm tải trọng tĩnh
9.4 Thử nghiệm tải trọng mỏi
10 Yêu cầu thử nghiệm
10.1 Quy định chung
10.2 Thử nghiệm tĩnh
10.3 Thử nghiệm mỏi
10.4 Các thử nghiệm đặc tính khác của cánh
11 Đánh giá kết quả thử nghiệm
11.1 Quy định chung
11.2 Hỏng hóc nghiêm trọng
11.3 Biến dạng vĩnh viễn, mất độ cứng, hoặc thay đổi tính chất cánh
11.4 Hư hại bề mặt
11.5 Đánh giá hỏng hóc
12 Báo cáo
12.1 Quy định chung
12.2 Nội dung báo cáo thử nghiệm
12.3 Đánh giá thử nghiệm so với yêu cầu thiết kế
Phụ lục A_(tham khảo),_Hướng dẫn về sự cần thiết của việc thử nghiệm lại: thử nghiệm tĩnh và thử
nghiệm mỏi
Phụ lục B_(tham khảo),_Các khu vực cần thử nghiệm
Phụ lục C_(tham khảo), Ảnh hưởng của độ lệch lớn và hướng tải trọng
Phụ lục D_(tham khảo), Phương pháp xác định tải trọng thử nghiệm
Phụ lục E_(tham khảo),_Sự khác biệt giữa điều kiện tải trọng thiết kế và tải trọng thử nghiệm
Phụ lục F_(tham khảo),_Xác định số lượng chu kỳ tải trọng trong các thử nghiệm mỏi
Thư mục tài liệu tham khảo
Lời nói đầu
TCVN 10687-23:2025 hoàn toàn tương đương với IEC 61400-23:2014;
TCVN 10687-23:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E13
Năng lượng tái tạo biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo
lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ TCVN 10687 (IEC 61400), Hệ thống phát điện gió gồm các phần sau:
- TCVN 10687-1:2025 (IEC 61400-1:2019), Phần 1: Yêu cầu thiết kế
- TCVN 10687-3-1:2025 (IEC 61400-3-1:2019), Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió cố định
ngoài khơi
- TCVN 10687-3-2:2025 (IEC 61400-3-2:2025), Phần 3-2: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió nổi ngoài
khơi
- TCVN 10687-4:2025 (IEC 61400-4:2025), Phần 4: Yêu cầu thiết kế hộp số tuabin gió
- TCVN 10687-5:2025 (IEC 61400-5:2020), Phần 5: Cánh tuabin gió
- TCVN 10687-6:2025 (IEC 61400-6:2020), Phần 6: Yêu cầu thiết kế tháp và mỏng
- TCVN 10687-11:2025 (IEC 61400-11:2018), Phần 11: Yêu cầu thiết kế tháp và móng
- TCVN 10687-12:2025 (IEC 61400-12:2022), Phần 12: Đo đặc tính công suất của tuabin gió phát
điện - Tổng quan
- TCVN 10687-12-1:2023 (IEC 61400-12-1:2022), Phần 12-1: Đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió
phát điện
- TCVN 10687-12-2:2023 (IEC 61400-12-2:2022), Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió
phát điện dựa trên phép đo giỏ trên vỏ tuabin
- TCVN 10687-12-3:2025 (IEC 61400-12-3:2022), Phần 12-3: Đặc tính công suất - Hiệu chuẩn theo vị
trí dựa trên phép đo
- TCVN 10687-12-4:2023 (IEC TR 61400-12-4:2020), Phần 12-4: Hiệu chuẩn vị trí bằng số đối với thử
nghiệm hiệu suất năng lượng của tuabin gió
- TCVN 10687-12-5:2025 (IEC 61400-12-5:2022), Phần 12-5: Đặc tính công suất - Đánh giá chướng
ngại vật và địa hình
- TCVN 10687-12-6:2025 (IEC 61400-12-6:2022), Phần 12-6: Hàm truyền vỏ tuabin dựa trên phép đo
của tuabin gió phát điện
- TCVN 10687-13:2025 (IEC 61400-13:2015+AMD1:2021), Phần 13: Đo tải trọng cơ học
- TCVN 10687-14:2025 (IEC TS 61400-14:2005), Phần 14: Công bố mức công suất âm biểu kiến và
giá trị tính âm sắc
- TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008), Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng
của tuabin gió nối lưới
- TCVN 10687-22:2018, Phần 22: Hướng dẫn thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp
- TCVN 10687-23:2025 (IEC 61400-23:2014), Phần 23: Thử nghiệm kết cấu đầy đủ của cánh rôto
- TCVN 10687-24:2025 (IEC 61400-24:2024), Phần 24: Bảo vệ chống sét
- TCVN 10687-25-1:2025 (IEC 61400-25-1:2017), Phần 25-1: Truyền thông để giám sát và điều khiển
các nhà máy điện gió - Mô tả tổng thể các nguyên lý và mô hình
- TCVN 10687-25-2:2025 (IEC 61400-25-2:2015), Phần 25-2: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Mô hình thông tin
- TCVN 10687-25-3:2025 (IEC 61400-25-3:2015), Phần 25-3: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Mô hình dữ liệu
- TCVN 10687-25-4:2025 (lEC 61400-25-4:2016), Phần 25-4: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Ánh xạ đến hồ sơ truyền thông
- TCVN 10687-25-5:2025 (IEC 61400-25-5:2017), Phần 25-5: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Thử nghiệm sự phù hợp
- TCVN 10687-25-6:2025 (IEC 61400-25-6:2016), Phần 25-6: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Các lớp nút logic và các lớp dữ liệu để giám sát tình trạng
- TCVN 10687-25-71:2025 (IEC 61400-25-71:2019), Phần 25-71: Truyền thông để giám sát và điều
khiển nhà máy điện gió - Ngôn ngữ mô tả cấu hình
- TCVN 10687-26-1:2025 (IEC 61400-26-1:2019), Phần 26-1: Tính khả dụng của hệ thống phát điện
gió
- TCVN 10687-27-1:2025 (IEC 61400-27-1:2020), Phần 27-1: Mô hình mô phỏng điện - Mô hình
chung
- TCVN 10687-27-2:2025 (IEC 61400-27-2:2020), Phần 27-2: Mô hình mô phỏng điện - Xác thực mô
hình
- TCVN 10687-50:2025 (IEC 61400-50:2022), Phần 50: Đo gió - Tổng quan
- TCVN 10687-50-1:2025 (IEC 61400-50-1:2022), Phần 50-1: Đo gió - Ứng dụng các thiết bị đo lắp
trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub
- TCVN 10687-50-2:2025 (IEC 61400-50-2:2022), Phần 50-2: Đo gió - Ứng dụng công nghệ cảm biến
từ xa lắp trên mặt đất
- TCVN 10687-50-3:2025 (IEC 61400-50-3:2022), Phần 50-3: Sử dụng lidar lắp trên vỏ tuabin để đo
gió
HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ – PHẦN 23: THỬ NGHIỆM KẾT CẤU ĐẦY ĐỦ CỦA CÁNH RÔTO
Wind turbines - Part 23: Full-scale structural testing of rotor blades
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu thử nghiệm kết cấu đầy đủ của cánh tuabin gió, cũng như cách
thức diễn giải và đánh giá các kết quả thử nghiệm đạt được. Tiêu chuẩn này tập trung vào các khía
cạnh thử nghiệm liên quan đến việc đánh giá tính toàn vẹn của cánh, dành cho các nhà sản xuất và tổ
chức kiểm tra thứ ba.
Các thử nghiệm sau được đề cập trong tiêu chuẩn này:
• thử nghiệm tải tĩnh;
• thử nghiệm mỏi;
• thử nghiệm tải tĩnh sau thử nghiệm mỏi;
• thử nghiệm xác định các đặc tính khác của cánh.
Mục đích của các thử nghiệm là để xác nhận, với mức độ xác suất chấp nhận được, rằng toàn bộ
cánh thuộc một loại cụ thể đều đáp ứng các giả thiết thiết kế.
Tiêu chuẩn này giả định rằng các dữ liệu cần thiết để xác định các thông số thử nghiệm đã có sẵn và
được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn về yêu cầu thiết kế cho tuabin gió như IEC 61400-1 hoặc các tiêu
chuẩn tương đương. Tải trọng thiết kế và dữ liệu vật liệu của cánh được coi là điểm khởi đầu để thiết
lập và đánh giá các tải trọng thử nghiệm. Việc đánh giá tải trọng thiết kế so với tải trọng thực tế trên
tuabin gió không thuộc phạm vi của tiêu chuẩn này.
Trong tiêu chuẩn này, các thử nghiệm toàn bộ quy mô chủ yếu được thực hiện trên cánh của tuabin
gió trục ngang. Cánh thường được làm từ nhựa gia cường sợi (FRP) và gỗ/epoxy. Tuy nhiên, hầu hết
các nguyên tắc trong tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho bất kỳ cấu hình, kích thước hoặc vật liệu nào
của tuabin gió.
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện
dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm
công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).
IEC 60050-415:1999, International Electrotechnical Vocabulary - Part 415: Wind turbine generator
systems (Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Phần 415: Hệ thống máy phát điện tuabin gió)
IEC 61400-1:2005[1][1], Wind turbines - Part 1: Design requirements (Tuabin gió - Phần 1: Yêu cầu
thiết kế)
TCVN ISO IEC 17025:2007 (ISO/IEC 17025:2005)[2][2], Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử
nghiệm và hiệu chuẩn
ISO 2394:1998, General principles on reliability for structures (Các nguyên tắc chung về độ tin cậy cho
các kết cấu)
3 Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa liên quan đến tuabin gió hoặc năng lượng gió
được nêu trong IEC 60050-415 và các thuật ngữ, định nghĩa dưới đây.
3.1
Cơ cấu chấp hành (actuator)
Thiết bị có thể điều khiển để áp dụng lực và sự dịch chuyển với biên độ không đổi hoặc thay đổi
3.2
Gốc cánh (blade root)
Phần của cánh rôto được nối với hub của rôto.
3.3
Hệ thống con của cánh (blade subsystem)
Tập hợp tích hợp các hạng mục nhằm thực hiện mục tiêu hoặc chức năng xác định trong cánh (ví dụ:
hệ thống con chống sét, hệ thống con phanh khí động học, hệ thống con giám sát, hệ thống con điều
khiển khí động học, v.v...).
3.4
Hiện tượng oằn (buckling)
Tính không ổn định được đặc trưng bởi sự gia tăng phi tuyến tính của độ lệch ngoài mặt phẳng với sự
thay đổi tải trọng nén cục bộ.
3.5
Dây cung cánh (chord)
Chiều dài của đường thẳng tham chiếu nối các mép đầu và mép cuối của mặt cắt cánh tại một vị trí
theo hướng dọc cánh cho trước.
3.6
Tải trọng có biên độ không đổi (constant amplitude loading)
Trong quá trình thử nghiệm mỏi, việc áp dụng các chu kỳ tải trọng với biên độ và giá trị trung bình
không đổi.
3.7
Độ rão (creep)
Sự gia tăng biến dạng theo thời gian khi chịu tải trọng duy trì.
3.8
Tải trọng thiết kế (design loads)
[1][1] Hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đã có TCVN 10687-1:2025 (IEC 61400-1:2019).
[2][2] Hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đã có TCVN ISO IEC 17025:2017 (ISO/IEC 17025:2017)
Các tải trọng mà cánh được thiết kế để chịu lực, bao gồm các hệ số an toàn từng phần thích hợp.
3.9
Hướng cạnh cánh (edgewise)
Hướng song song với dây cung cánh cục bộ.
3.10
Trục đàn hồi (elastic axis)
Đường thẳng theo chiều dài cánh, dọc theo đó tải trọng ngang được áp dụng để tạo ra hiện tượng
uốn mà không có sự xoắn ở bất kỳ vị trí nào.
Chú thích 1: Thực tế, không có đường nào như vậy ngoại trừ trong một số điều kiện tải nhất định.
Thông thường, trục đàn hồi được giả định là đường thẳng đi qua tâm đàn hồi của mỗi mặt cắt. Định
nghĩa này không áp dụng cho các cánh có sự kết hợp giữa uốn và xoắn.
3.11
Phương pháp ước lượng mỏi (fatigue formulation)
Phương pháp dùng để ước lượng tuổi thọ mỏi.
3.12
Thử nghiệm mỏi (fatigue test)
Thử nghiệm trong đó tải trọng chu kỳ với biên độ không đổi hoặc thay đổi được đặt lên mẫu thử.
3.13
Bộ gá (fixture)
Bộ phận hoặc thiết bị dùng để đặt tải trọng hoặc đỡ mẫu thử.
3.14
Hướng vẫy cánh (flapwise)
Hướng vuông góc với mặt phẳng được quét bởi trục cánh rôto khi cánh chưa biến dạng.
Chú thích 1: Xem 4.4.
3.15
Hướng bản cánh (flatwise)
Hướng vuông góc với dây cung cánh và trục dọc cánh.
Chú thích 1: Xem 4.4.
3.16
Thử nghiệm kết cấu đầy đủ (full-scale test)
Thử nghiệm được thực hiện trên cánh thực tế hoặc một phần của nó.
3.17
Phía trong (inboard)
Hướng về phía gốc cánh.
3.18
Tiến-lùi (lead-lag)
Hướng song song với mặt phẳng tiếp tuyến mặt quét và vuông góc với trục dọc của cánh rôto khi
chưa bị biến dạng.
Chú thích 1: Xem 4.4.
3.19
Đường bao tải trọng (load envelope)
Tập hợp các tải trọng thiết kế tối đa ở tất cả các hướng và vị trí theo hướng dọc cánh.
3.20
Tần số riêng (natural frequency/eigen frequency)
Tần số tại đó kết cấu sẽ dao động khi bị nhiễu loạn và được phép dao động tự do.
3.21
