Damping of Edgewise Vibration of Wind Turbine Blades by Smart Liquid Dampers

Student thesis: Master thesis (including HD thesis)

  • Rene Bundgaard Andreasen
4. term, Structural and Civil Engineering, Master (Master Programme)
I dette projekt vil der undersøges metoder til forhindring af kantvise svingninger for vindmøllevinger. Til dette vil der anvendes en numerisk model for en vindmøllevinge der indeholder to frihedsgrader. Modellen indeholder som udgangspunkt et passivt kontrol system af en åbning der accelererer deaccelererer væsken der er inde i torussen.
Der implementeres et semi-aktivt system der skal anvendes til at kontroller åbningen, samt brugen af smartvæsker, til at udnytte muligheden for et intelligente design, således væsken kan ændres for altid at virke optimalt uanset situation. Der er blevet undersøgt lidt omkring smartvæsker og hvordan de bruges på nuværende tidspunkt for at finde ud af hvordan disse kan implementeres i en vindmøllevinge. Der er taget udgangspunkt i magnetisk væske, hvortil der skal bruges et magnetfelt for at "aktiver" væskens effekt, til at ændre egenskaberne.
Der er blevet udledt modeller for feed-back kontrol som undersøges ved hjælp af to frihedsgradsmodellen hvor resultaterne viser at den semi-aktive kontrollov for en specifik rotationshastighed, ikke forbedre situationen fra den passive kontrol markant, hvilke betyder for den ene hastighed vil det ikke give et bedre resultat for kontrol af åbningen.
For smartvæsken var det samme udgangspunkt resultatet havde, det var ikke en markant bedre løsning, men et alternativ der kan anvendes, men der skal ligges vægt på at det er ved en fast rotationshastighed.
Ved brug af semi-aktiv kontrol, skal der være en udefra påvirkning der ændre systemet, men for at udnytte den adaptive effekt ved semi-aktiv kontrol, kan ændringer i rotor hastighed give konsekvenser for centrifugalstivheden når hastigheden af rotoren falder eller stiger, hvilket giver konsekvenser for dæmpningen i systemet.
Derfor undersøges der for smartvæsken og åbningen, hvilke ændringer der bør fortages for at opretholde det optimale dæmpningsforhold for at sikre den mindste mulig vibrationer forekommer. Ved at gøre dette viser resultaterne at den passive model med sammen dæmpningskoefficienter ikke er den optimale længere, og derfor muliggøre den semi-aktive kontrol som den bedre løsning ved at skifte den viskose karakteristik af væsken til den nødvendige situation, som kunne være opstart eller vindmølle vingerne bliver pitchede.
Praktisk kan smartvæskekontrollen være relativt svært at implementere, eftersom det at skabe et magnetfelt omkring væskebeholderen kan gøres med en spole der sættes strøm igennem, men der skal stadig være plads til det, samt smartvæsken er tre gange så tung som vand, hvilket kan give implikationer, når dæmperen gerne skal langt ud i vindmøllevingen og sidde for at optage vibrationerne i spidsen af vingen.
Åbningskontrollen kan være svær at få til at virke optimalt, da responstiden for åbningen kan være svær at få til at være hurtig nok eftersom ændringer i systemet kan ske øjeblikkeligt hvilket kræver responstiden for systemet også skal være øjeblikkeligt, hvilket kan give plads problemer med udstyr/installationer for at kunne opnå tilfredsstillende resultater.
LanguageEnglish
Publication date8 Jun 2017
ID: 259407679