Turm- und Fundamentschwingungen einer Windenergieanlage infolge impulsartiger Erregung durch Stoppzyklen: Fid-Bau Portal

Turm- und Fundamentschwingungen einer Windenergieanlage infolge impulsartiger Erregung durch Stoppzyklen

Lachmann, Stefan / Höffer, Rüdiger

Mit dem Ziel einer optimierten Energieausbeute werden Windenergieanlagen (WEA) kontinuierlich weiterentwickelt, wodurch fortlaufend immer größere und leistungsstärkere Modelle entstehen. Beim Betrieb der Anlagen muss aufgrund von Schwingspielzahlen in der Größenordnung von 109 die Dauerfestigkeit zwangsläufig nachgewiesen werden. Zur Zuschärfung der Lebensdauerabschätzung von Windenergieanlagen wurde, im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschungsprojekts ein Monitoring- System im Turm einer Onshore-WEA installiert, welche mittlerweile seit 15 Jahren in Betrieb ist. Die Messungen geben Aufschluss über die dynamischen Systemantworten der WEA, hauptsächlich infolge der Belastung durch das turbulente Windfeld während der Messzeit. Zudem enthalten die Messsignale aber auch die Systemantworten infolge Schwerkraft, Fliehkräften, Massenunwuchten, Reibungs-, Brems- und Entlastungskräften. Im Rahmen der Auswertung der Messdaten wurden zahlreiche Ereignisse detektiert, bei denen die WEA im laufenden Betrieb einen plötzlichen mechanischen Impuls erfährt und anschließend über mehrere Minuten in der ersten Eigenform ausschwingt. Die Charakteristik der Ausschwingkurven ähnelt stark den in der Literatur gezeigten Ausschwingkurven nach plötzlichem Stillsetzen einer Anlage. Der Beitrag enthält eine kurze Vorstellung des installierten Messsystems sowie eine detaillierte Analyse der gemessenen Beschleunigungs- und Wegsignale während eines Impulsereignisses. Es wird versucht, mögliche Ursachen für die Impulsereignisse zu identifizieren und ihre Bedeutung für die strukturelle Schädigung des Turmtragwerks zu klären.