Evaluering af vindmøllegear

Formålet med projektet har været at specificere designgrundlaget i højere grad end tilfældet er i de almindelig anvendte beregningsmetoder for geardimensionering, AGMA og DIN. Dette skulle føre til en mere præcis dimensionering og dermed reducere risikoen for havarier og skader med hurtig nedslidning af gearene. Problemstillingen var særdeles aktuel, da projektet blev igangsat, og behovet for en større erkendelse på området er ikke blevet mindre. Der er i projektet udviklet et beregningsprogram. Dette er en del af den oprindeligt mere ambitiøse projektbeskrivelse, som bestod af følgende: 1) Udvikling af et skadesdetekterings- og analysesystem, 2) Udvikling af et gearberegningsprogram, 3) Lastmonitering og dynamik af det mekaniske transmissionssystem. Det er i al væsentlighed kun gearberegningsprogrammet, der er færdiggjort. Skadesdetekteringen og analysesystemet viste sig at være for ambitiøst at gennemføre på det nuværende grundlag. Der var ganske enkelt ikke tilstrækkelige data til rådighed for at kunne igangsætte det endnu. Latmonitering og dynamik af det mekaniske system er igangsat, men resultaterne nåede ikke at finde anvendelse for dette projekt, og der er behov for yderligere målinger på aktuelle gearopstillinger. Hos en finsk tandhjulsfabrikant foregår nu geometriske målinger på et renoveret gear fra vindmølleparken Rejsby Hede. Sidst i projektforløbet er der givet tilsagn fra den tyske gearfabrikant Jahnal-Kestemann om at gennemføre et samarbejde om måling af et gear på fabrikkens prøvestand. Dette har udmøntet sig i en ny PSO-FogU-ansøgning om fortsættelse af projektet. Det er et afgørende skridt for at kunne kalibrere beregningsprogrammet. Hovedresultatet er udviklingen af gearbregningsprogrammet DYSIVI, der afdækker de komplicerede last- og deformationsforhold internt i gearkassen. Det er blevet muligt med DYSIVI at fastlægge de kritiske lastfaktorer væsentlig mere nøjagtigt, end de traditionelt brugte normer anviser. Dermed er der åbent mulighed for design af mere pålidelige konstruktioner og for afdækning af skadesforløb på eksisterende gearkasser. Det udviklede beregningsprogram, specielt den del der beregner dynamisk uliniære forhold, er et specialistprogram, som kræver, at brugeren har en betydelig indsigt i gearberegninger og er i stand til at modulere og tune 3D-modeller, så de afspejler virkeligheden. Projektgruppen fremfører selv, at programmets svaghed er, at det er vanskeligt at kalibrere uden at have adgang til samtlige målinger på ind- og udgangsakslerne af et gear. Dette forventes kalrlagt gennem et fortsat projekt på testbænken hos Jahnal-Kestemann i Tyskland. Projektforløb og resultater er dokumenteret ved: 1) Projektrapport, 2) Teoretisk beskrivelse af DYSIVI, 3) Brugermanual til DYSIVI (Dynamisk simulering af vindmøllegear), 4) Eksempelsamling til DYSIVI. Projektet vurderes gennemført på et højt fagligt niveau, og der har i projektforløbet været en bred undersøgelse af, hvad der ellers findes af tilsvarende elle sammenlignelige designværktøjer. Der er fundet et meget avanceret program under udvikling hos SKF, som endnu ikke er kommercielt tilgængeligt, og som kræver meget betydelig datakraft. Via en arbejdsgruppe under den danske godkendelsesordning har der været en tæt dialog med designere fra vindmøllefabrikanterne om de specifikke dimensioneringsproblemer. Der er ad den vej sikret en formidling af resultaterne. Projektets arbejde har været alvorlig hæmmet af den vanskelige adgang til nøgledata på gearene. Gearfabrikanterne holder disse oplysninger tæt til kroppen, da der er tale om forretningshemmeligheder. Derfor er resultaterne opnået i Finland et meget værdifuldt input. Gearberegningsværktøjet DYSIVI er et væsentligt resultat, og en efterfølgende kalibrering via testbænkmålinger taler for, at det kan blive et nyttigt værktøj for industrien, også selvom design og fabrikation ligger uden for landets grænser. Trods det afgrænsende projektomfang vurderes resultatet som væsentligt. Den på forhånd under-vurderede kompleksitet understreger projektets FogU-karakter. Projektet har forsøgt at gå ned i et væsentligt problemområde for dansk vindmølledesign. Det udviklede beregningsprogram og efterfølgende kalibrering og verificering kan blive afgørende for gearkonceptets fremtid i forhold til større gearløse mølletyper. Hidtil har det danske koncept med mekanisk gear været overlegent med hensyn til omkostning og vægt i forhold til alternativet med mangepolet generator, der ikke behøver gear. Der er imidlertid stille spørgsmål ved, om gearene er tilstrækkeligt solidt dimensioneret. Et projekt som dette er med til at afdække fremtiden for gearkonceptet i vindmølledesign. Den øgede kompleksitet i mølledesign og optimering tættere på materialemæssige grænser kalder i endnu højere grad på 'skræddersyede' løsninger. På den måde kommer vindmøllefabrikanternes udviklingsafdeling tættere ind på fastlæggelsen af gearets dimensioner