Bestemmelse af dæmpning for blad- og tårnsvingninger

Afdelingen for Vindenergi og Atmosfærefysik
Der er foretaget en undersøgelse af muligheden for at bestemme den aerodynamiske dæmpning for blad- og tårnsvingninger for en vindmølle i drift.
Projektbeskrivelse
I forbindelse med et tidligere projekt EFP-98 Bestemmelse af dæmpning for kantsvingninger er udviklet en metode til eksperimentel bestemmelse af dæmpning for kantsvingninger. Metoden består af en excitermekanisme, som påfører en vindmølles maskinfundament en periodisk kraft, hvorved dæmpningen kan identificeres. Den udviklede metode er blevet verificeret ved målinger på en 600 kW mølle. En lignende metode forventes at kunne benyttes til fastlæggelse af dæmpning for andre svingningsformer på en mølle. Udover en præcis fastlæggelse af dæmpningsforholdene for egensvingningsformerne er det muligt at benytte metoden til eftervisning af andre betydende forhold ved etablering af møllers lastgrundlag. Der gennemføres en teoretisk undersøgelse af mulighederne for excitation af hhv. flapvise svingninger, nikke- og krøjesvingninger samt tårnsvingninger. På baggrund af den teoretiske undersøgelse konstrueres og fremstilles exciteren. Til verifikation af metoden monteres excitermekanismen i en Bonus mølle og der gennemføres kampagnemålinger med henblik på følgende: 1) Identifikation af egensvingningsformer og -frekvenser for drift og stilstand. 2) Kortlægning af dæmpning for svingninger i tårn-, flap-, krøje- og nikkesvingningsformen ved en række vindhastigheder. 3) Identifikation af dynamisk repons ved tvungne svingninger med henblik på dynamiske profilegenskaber. Det konkrete mål er en generel metode, der kan benyttes i forbindelse med eftervisning af møllers designgrundlag
Resultater

Der er valgt en metode, hvor en svingningsform exciteres ved hjælp af vingernes pitchsystem, med en frekvens og fase svarende til den ønskede svingningsform. Ved afslutning af excitationen kan den effektive aerodynamiske dæmpning fastlægges udfra udklingningen af responssignaler fra møllen. Aeroelastiske beregninger med FLEX5 og HAWC på en BONUS 2MW mølle har vist at metoden er god til at excitere både tårnsvingninger og flapvise bladsvingninger. Ved excitation af tårnsvingningerne og den symmetriske flapvise svingningsform pitches vingerne med henholdsvis 1. tårnfrekvens og 1. symmetriske flapfrekvens under drift, og en pitchamplitude på nogle få grader har vist sig at være tilstrækkeligt. Skal de flapvise hvirvlingsformere exciteres er det nødvendigt at faseforskyde pitchningen imellem de tre vinger, svarende til retningen af hvirvlingsformen. Også her ser det ud til at en pitchamplitude på få grader er nok til at generere tilstrækkeligt varierende lastinput. I Den udviklede metode er verificeret på en BONUS 13MW mølle for excitation af tårnsvingningen. Perspektivet for den udviklede metode vurderes at være stort, især i forbindelse med validering af stabiliteten af store vindmøller. De fleste vindmøller vil i fremtiden have individuelt regulerbare vinger, og det er oplagt at udnytte dette i exciationsmetoden. Foretages der en systematisk kortlægning af den aerodynamiske dæmpning for de relevante svingningsformer for en given mølle vil det ikke alene være tydeligt om møllen har stabilitetsproblemer, det vil også være muligt at vurdere hvilken margin møllen har til en ustabil tilstand. Dermed kan den udviklede metode også spille en central rolle i forbindelse med verifikation af fremtidens stabilitetsværktøjer.

Key figures

Periode:
2000 - 2001
Bevillingsår:
2000
Egen finansiering:
0,89 mio.
Støttebeløb:
1,13 mio.
Støtteprocent:
56 %
Projektbudget:
2,01 mio.

Kategori

Oprindelig title
Bestemmelse af dæmpning for blad- og tårnsvingninger
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Vind
Projekttype
Forskning
Journalnummer
1363/00-0006

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
LM Glasfiber A/S 0.73 mio.
Bonus Energy A/S

Kontakt

Kontakperson
Thomsen, Kenneth
Adresse
Forskningscenter Risø. Afdelingen for Vindenergi og Atmosfærefysik
P.O. Box 49
DK-4000 Roskilde, Denmark
Harvøe, Per ; Projektleder: Thomsen, Kenneth , 46775052, Kenneth.Thomsen@risoe.dk
Øvr. Partnere: Bonus Energy A/S; LM Glasfiber A/S; Danmarks Tekniske Universitet

Energiforskning.dk - en fælles informationsportal for energiteknologiske forsknings- og udviklingsprogrammer.

Logo innovationsfonden
Logo for EUDP
Logo for elforsk