SysDamp
Innovative Methoden zur Dämpfungsbestimmung für realitätsnahe Lebensdauervorhersagen neuer Windenergieanlagen
SysDamp
In SysDamp wird das Schwingungsverhalten von Windenergieanlagen genauestens untersucht. Dabei werden unterschiedliche experimentelle wie numerische Methoden verfolgt mit dem Ziel Dämpfungsparameter aus Feldmessungen bestimmen zu können, welche in den Designprozess neuer Anlagen übertragen werden. So soll eine Strategie für zukünftige Prototypen von Windenergieanlagen entwickelt werden.
Motivation und Hintergrund
Aktuelle Windenergieanlagen (WEA) weisen durch längere und schlankere Rotorblätter eine erhöhte Flexibilität auf, was bei hohen Windgeschwindigkeiten zu einer stärkeren Biegung und einer erhöhten Schwingungsneigung führt. Diese Schwingungen induzieren dynamische Lasten, die die Lebensdauer der Anlage beeinflussen, weshalb eine genaue Kenntnis der Dämpfung und Systemantworten entscheidend für die Auslegung und Lebensdauerbetrachtung der WEA ist, um die Amplituden der Schwingungen zu begrenzen und deren Abklingen zu beschleunigen.
Der Forschungswindpark WiValdi in Krummendeich bietet mit seiner umfassenden Instrumentierung an Beschleunigungs- und Dehnungssensoren der Windenergieanlagen eine ausgezeichnete Basis zur Bestimmung der Dämpfung aus experimentellen Daten, ohne zusätzliche aufwendige Sensorik in eine bestehende Anlage integrieren zu müssen.
Herausforderungen
In SysDamp sollen unterschiedliche Methoden verfolgt werden mit dem Ziel eine Strategie für zukünftige Prototypen zu entwickeln, Dämpfungsparameter aus Feldmessungen bestimmen zu können und auf neu zu entwickelnden Anlagen zu übertragen. Hierfür gibt es aktuell keine Richtlinien. Die Dämpfung der Gesamtanlage soll mit innovativer künstlicher Anregung wie auch klassischer ambienter Anregung aus Wind und Mikroseismik mit unterschiedlichen Auswertealgorithmen und von unterschiedlichen Anwendern identifiziert und bewertet werden. Über einen Abgleich der numerischen Modelle, können die Dämpfungsmodelle zur Auslegung neuer Windenergieanlagen auf ein neues Level gehoben werden. Dadurch sind genauere Lastanalysen möglich.
Zielsetzung
- Generierung von Messdaten mit bereits installierter Sensorik an einer Windenergieanlage im Forschungswindpark WiValdi zur Bestimmung der modalen Dämpfung der Gesamtanlage.
- Entwicklung eines Multi-Shaker-Inertial-Erregungssystems zur gezielten Anregung schwingungsrelevanter Moden aus dem Gondelbereich der Windenergieanalage.
- Generierung von Messdaten mit bereits installierter Sensorik an einer Windenergieanlage im Betrieb unter gezielt angesteuerter Betriebsmodi, die zum Teil auch im Off-Design liegen.
- Methodenentwicklung zur Bestimmung der Dämpfungswerte der Turm- und Blattmoden der gesamten Windenergieanlage aus Messdaten unter Einsatz von beschleunigten voll automatisierten Approximationsalgorithmen im Zeit- und Frequenzbereich mit dem Ziel mehr als 15 Moden verfolgen zu können.
- Die Modell- und Ergebnisvalidierung der aeroelastischen Simulation der Windenergieanlage wird mit den aus dem Feldtest identifizierten Dämpfungsparametern durchgeführt, dabei werden Komponenten(schnitt)lasten in verschiedenen Lastfällen mit den Testdaten verglichen und der Vergleich zu konventionellen Modellen gezogen.
- Automatisierter Abgleich der Dämpfung von Messung und Simulation mit Erhöhung der Modellgüte und Vorhersagegenauigkeit.
- Bestimmung des Einflusses unscharfer Dämpfungsparameter mittels Sensitivitätsanalyse.
Projekt | SysDamp - Innovative Methoden zur Dämpfungsbestimmung für realitätsnahe Lebensdauervorhersagen neuer Windenergieanlagen |
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Laufzeit | 01/2024 - 12/2026 |
Projektpartner | - Wobben Research and Development GmbH (WRD)
- SPEKTRA Schwingungstechnik und Akustik GmbH
- Leibniz Universität Hannover (LUH)
- DLR-Institut für Aeroelastik (Projektleitung)
- DLR-Einrichtung Windenergieexperimente
- DLR-Institut für Flugsystemtechnik
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Projektart | Forschungsprojekt |
Fördermittelgeber | Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) über Projektträger Jülich (PTJ) |
