Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion eines Generators einer Windenergieanlage
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Abstract:
Die Schallemissionen einer Windkraftanlage stellen eines der Haupthindernisse für den weiteren Ausbau von Onshore-Windenergieanlagen dar. Eine mögliche Ursache der Schallemissionen sind Vibrationen, die sich als Resultat der Energiewandlung über die Trägerstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten und schließlich als Schall abgestrahlt werden können. Im vorliegenden Beitrag wird ein Konzept zur passiven Schwingungsdämpfung vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle nutzt. Im Rahmen experimenteller Studien werden verschiedene granulare Materialien und Materialmengen sowie unterschiedliche Positionierungen von Partikeldämpfern untersucht. Für die experimentelle Schwingungsanalyse der partikelgefüllten sowie ungefüllten Probekörper wird ein Laser-Scanning-Doppler-Vibrometer verwendet. Das entwickelte Konzept zur passiven Schwingungsreduktion soll anschließend auf reale Windenergieanlagen übertragen und hinsichtlich einer möglichen Industrialisierbarkeit bewertet werden.Die Untersuchungen beschränken sich zunächst auf Probekörper, die den realen Großkomponenten nachempfunden, aber zugunsten der Handhabbarkeit im Labor deutlich kleiner skaliert sind. Im modular gestalteten Prüfstand sind die Partikeldämpfer als Funktionselemente integriert, welche aus einer metallischen Honigwabenstruktur bestehen, die gefüllt und anschließend mit verklebten Deckblechen verschlossen wird. Neben diversen Positionierungen wird auch die Kombination mehrerer Partikeldämpferplatten hinsichtlich der erzielbaren Dämpfungswirkung analysiert. Abschließend wird zusätzlich ein alternatives partikelbasiertes Dämpfungskonzept vorgestellt, das einige Nachteile der Dämpferplatten überwindet.