Simulative Ermittlung des Belastungszustandes im Antriebsstrang von Windenergieanlagen im Betrieb

• Simulative determination of the load condition in the drivetrain of wind turbines in operation

Pagitsch, Michael; Jacobs, Georg (Thesis advisor); Schelenz, Ralf (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022

Kurzfassung

Die Verbreitung von Windenergieanlagen (WEA) und der zunehmende Anteil von Windstrom im Strommix erfordert hohe Zuverlässigkeit der Anlagen sowie frühe Erkennung von Fehlern. Dies kann u. a. durch kontinuierliche Beobachtung des technischen Zustandes der Anlagen erreicht werden. Eine Analyse von Zuverlässigkeitsstudien zeigt, dass Lager und Verzahnungen im Getriebe sowie die Hauptlagerung verantwortlich für den größten Anteil an Stillstandszeiten von WEA sind. Hauptziel dieser Arbeit ist es, eine Systemkennzahl zu entwickeln, die die Degradation von WEA unter Berücksichtigung der realen Belastungen beschreibt und mit denselben Mitteln arbeitet, die auch in der Auslegungsrechnung angewandt werden. Ein Modell zur Berechung der lokalen Lasten an Maschinenelementen des Antriebsstranges wird aufgebaut. Die Qualität der Ergebnisse wird anhand eines validierten Mehrkörpersimulationsmodells bewertet. Auf Basis der Ermüdungsrechnung werden Degradationskennzahlen für die relevanten Komponenten und die WEA als System ermittelt. Zur Demonstration der realen Anwendbarkeit werden drei baugleiche, benachbarte Anlagen eines Windparks untersucht. Es kann gezeigt werden, dass die entwickelte Kennzahl eine klare Unterscheidbarkeit der Degradationszustände erlaubt.

Einrichtungen

• Chair for Wind Power Drives [412010]