TMD.Tower – Tilger zur Schwingungsreduktion am Turm

Niederfrequente Schwingungen der gesamten Windenergieanlage (WEA) können hohe Beanspruchungen des Turms hervorrufen. Diese Beanspruchungen können die Lebensdauer der Turmstruktur signifikant reduzieren. Weiterhin kann bei zu großen Schwingungen im Montagezustand z. B. die Installation der Rotorblätter unmöglich werden oder nur bei zeitlich stark begrenzten Wetterbedingungen erfolgen. Insbesondere resonante Schwingungen können durch gedämpfte Tilger wirkungsvoll und kosteneffektiv gemindert werden.

Im Brückenbau sind Tilger seit langem bewährt. Wölfel hat bereits in den 1970er Jahren Tilger für Brücken ausgelegt und geliefert. Im Bereich Windenergie hat der Bedarf an Tilgern in den vergangenen Jahren kontinuierlich zugenommen.

Folgende Szenarien, in denen ein TMD.Tower zum Einsatz kommen kann, haben sich dabei herauskristallisiert:

  • Resonanzfall aufgrund von Rotordrehzahlen und höheren Harmonischen: Beim Anfahren einer WEA wird oft eine Resonanz durchfahren oder die WEA soll so betrieben werden, dass die Anregungen aus dem Rotor (1P, 2P oder 3P etc.) nahe einer Eigenfrequenz der WEA liegen.
  • Erregung durch periodische Wirbelablösung: Am Turm einer WEA können sich bei bestimmten Windgeschwindigkeiten periodisch Wirbel ablösen. Typischerweise kann dies bei WEA im Montagezustand (ohne Gondel bzw. ohne Rotorblätter) oder bei schlanken WEA mit geringer zweiter Turmbiegeeigenfrequenz kritisch werden.
  • Wellenanregung bei Offshore-WEA: Wellenanregung kann kritisch werden, wenn die erste Eigenfrequenz einer WEA sehr niedrig ist, da die Energie der Wellenanregung bei diesen Frequenzen besonders hoch ist. Der Trend zu immer leistungsstärkeren WEA in größeren Wassertiefen unter Beibehaltung des Monopile-Gründungskonzepts verstärkt diese Problematik.

Je nach WEA-Typ und Gesamtkontext ist zu bewerten, ob die zu erwartenden Schwingungen problematisch sind und welche Lösung zur Schwingungsminderung die geeignetste ist.

Die von Wölfel eingesetzten, passiven Tilger zeichnen sich durch eine hohe Robustheit aus. Zugeschnitten auf den speziellen Anwendungsfall bieten wir individuell angepasste Tilger zur erfolgreichen Lösung der jeweiligen Problematik an.

Unser Leistungsportfolio als erfahrener Partner – Von der Planung bis zur Lieferung der fertigen Tilger

  • Unterstützung bei der Konzeption der WEA
  • Konzeptentwicklung für verschiedene Varianten/Baureihen einer WEA
  • Detaillierte Auslegung inklusive der relevanten Aspekte, wie:
    • Komponentenauswahl
    • Auswahl und Design des optimalen Dämpfungskonzepts
    • Brems- oder Arretierungsmechanismus
    • Optionale Frequenzanpassung
    • Thermischer Nachweis
    • Vollständige Dokumentation, inkl. Festigkeitsnachweise etc.
    • Unterstützung bei ggf. erforderlichen Zertifizierungen
    • Prototypenbau
    • Experimentelle Nachweise

Hervorzuheben ist der direkte Kontakt innerhalb einer Kooperation mit der Fa. LISEGA, der es ermöglicht, kurzfristig große Fertigungskapazitäten auf höchstem qualitativen Niveau bereitzustellen.

Referenzen

Case Study "TMD.Tower prevents vortexinduced tower vibrations" 944.34 KB
Case Study "TMD.Tower prevents vortex induced tower vibrations"

Today’s slender and high wind turbine towers are increasingly subject to vibrations, which are typically caused by wind and wave loads or rotor imbalances. A leading german wind turbine OEM requested for Wölfel to develop and manufacture a solution for vortex induced vibrations (VIV) in the 2nd tower bending mode for turbines in wind farms across the world. The aim is to reduce critical fatigue loads during vortex shedding events. Relatively high tower frequencies above one hertz, a cost efficient design and fast delivery are only some of the challenges within this project.


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Wir unterstützen Sie gerne beim Lösen Ihrer Aufgabe rund um „Schwingungen von Windenergieanlagen“ und beraten Sie bei Fragen zu unserem System- und Dienstleistungsangebot in den Bereichen Structural Health Monitoring, Schwingungsminderung, Schall und Lärm sowie Strukturdesign.

Timo Klaas

Dipl.-Ing. Bernd Wölfel

Lorena Sproll-Astorquiza

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