Schwingungen und Dynamik von Windenergieanlagen

Registrierung und Begrüßungskaffee in der Fachausstellung

Begrüßung durch die Tagungsleiter
Prof. Dr.-Ing. Robert Liebich
Prof. Dr.-Ing. Andreas Reuter

Geräuschbeurteilungen von Windenergieanlagen

• Beurteilung der Geräuschsituation nach der TA-Lärm; aktuelle
  Entwicklungen bei der Modellierung der Schallausbreitung
• Geräuschimmissionen von Windenergieanlagen, was kommt bei
  den Menschen an?
  
  • Hörbarer Schall und Infraschall
• Möglichkeiten zur Erhöhung der Akzeptanz von
  Windenergieanlagen in der Bevölkerung

Thomas Myck, Leiter des Fachgebiets „Lärmminderung bei Anlagen und
Produkten, Lärmwirkungen“, Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau

Entstehung, Übertragung und Reduzierung von Schall an
Windkraftanlagen

• Entstehung von schallrelevanten Schwingungen
• Übertragung, Verstärkung und Abstrahlung des Körperschalls
• Maßnahmen zur Reduzierung von Körperschall

Lukas Schneider, ESM Energie- und Schwingungstechnik Mitsch GmbH,
Rimbach-Mitlechtern

Erfahrungsbericht zu akustischen Messungen an
Windenergieanlagen im Feld

• Erfassung und Bewertung von Tonhaltigkeit im akkustischen
  Nahbereich
• Praktische und theoretische Übertragung von Tonhaltigkeit ins
  Fernfeld
• Akustische Hilfsmittel zur Vermessung von WEA an Standorten
  mit starkem Umgebungslärm

Dipl.-Ing. Frederik Gast, Senior Expert Akustik, Windtest grevenbroich GmbH,
Grevenbroich

Messdaten-basierte Restnutzungsdauer-Ermittlung von
Windenergieanlagen - Erkenntnisse aus einer 18-monatigen
Lastmessung

• Schwer zu simulieren, in der Realität gemessen: Aufschaukeln
  von Turmschwingungen
• Wie schwingt eine trudelnde WEA bei Sturm und bei
  unterschiedlichen Stopp-Ursachen?
• Aufarbeitung der Last- und Betriebsdaten
• Messdaten-basierte Restnutzungsdauer-Ermittlung bei WEA –
  wo geht die Reise hin?

Dr.-Ing. Christoph Heilmann, Leiter Forschung und Entwicklung,
BERLINWIND GmbH, Berlin, Co-Autoren: Prof. Dr.-Ing. Robert Liebich,
Dipl.-Ing. René Kamieth, beide Technische Universität Berlin

Variation typischer WEA-Eigenfrequenzen aufgrund von
Alterung, Fertigungstoleranzen und Betriebsbedingungen

• Erkenntnisse aus über 1.500 installierten Rotorblattüberwachungssystemen
• Darstellung der Betriebsbedingungen mit Windgeschwindigkeiten
  bis zu 30 m/s
• Auswertung der Alterung über einen Zeitraum von bis zu
  10 Jahren
• Darstellung des Einflusses der Fertigungstoleranzen bei über
  300 Rotorblättern des gleichen Typs
• Detektion von unerwarteten Resonanzproblemen in der Praxis

Dr. Daniel Brenner, Leiter Monitoring, Co-Autor: Dr. Dietmar Tilch,
beide Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH, Dresden

Gemeinsames Mittagessen in der Fachausstellung

Schwingungsbeurteilung nach VDI 3834-1 bzw.
DIN ISO 10816-21 und deren Integration in die
Überwachung großer Anlagenpopulationen

• Felderfahrungen von der Integration der Kenngrößen in die
  Schwingungsüberwachung
• Beispiele von erkennbaren Maschinenfehlern
• Abhängigkeit vom Anlagentyp und betriebsbedingten Einflüsse
• Statistische Verteilung der Messdaten im Vergleich zu den
  Zonengrenzen von VDI 3834
• Ausblick: Mögliche Integration in SCADA- bzw. Leitstandssysteme

Dipl.-Ing. Thomas Gellermann, Leitender Oberingenieur, Allianz Zentrum
für Technik, Allianz Risk Consulting GmbH, München, Co-Autoren:
Dipl.-Ing. Ulrich Oertel, Dipl. Phys. Holger Fritsch, beide Bachmann
Monitoring GmbH, Rudolstadt

Dynamisches Verhalten des Antriebsstranges eines
Gondelprüfstandes der Multi-MW-Klasse

• Torsionsschwingungsverhalten des Prüfstandes (inkl. Prüfling)
• aktive Regelung zur Beeinflussung des Torsionsschwingungsverhaltens
• Messsystem (zur Erfassung des Schwingungsverhaltens)
• Exemplarische Messungen von der Inbetriebnahme des
  Prüfstandes mit dem ersten Prüfling

Dr.-Ing. Christian Mehler, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Co-
Autoren:
Dipl.-Ing. Mohsen Neshati, Dipl-Ing. Karin Eustorgi, alle Fraunhofer-Institut
für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES Nordwest, Bremerhaven

Schadensanalyse in Rotorblättern mit Hilfe textiler,
sensorischer Fasern

• Textile Funktionsfasern als Energiewandler und Sensoren
• Schadensanalyse von Verbundwerkstoffen mit Funktionsfasern
• Implementierung eines Auswertealgorithmus für Schadensanalyse
• Integration verschiedener Funktionsfasern in Matrixmaterialien

Dr.-Ing. Christian Döbel, Leiter Funktionspolymerelektronische Systeme,
Thüringisches Institut für Textil und Kunststoff-Forschung e.V., Rudolstadt

Schwingungsgrenzwerte an WEA-Fundamenten und
Kontrollmessungen nach sicherer Instandsetzung

• Schadensbilder an WEA-Fundamenten und Technische Richtlinie TR7
• Dynamische Schwingungsmessungen an WEA-Fundamenten und
  Grenzwerte für den Weiterbetrieb
• Zustandsbeurteilung zur Standsicherheit und Dauerhaftigkeit
• Kontrollmessungen nach sicherer Instandsetzung

Dipl.-Ing. Klaus Deininger, Geschäftsführer, KTW Umweltschutztechnik
GmbH,
Mellingen

Kaffeepause in der Fachausstellung

Optimization of gear configuration for the WTG dynamic
Vibration

• Concurrent design approach is proposed and used to optimize
  the gearbox for dynamic performance
• Dynamic simulations are used to evaluate the dynamic
  performance of the gearbox
• Multiple gear concepts were studied
• Bending and torsional vibrations were analyzed

Dharmaraju Nalliboyana M.techn., Specialist of Multibody simulations,
Co-Autoren:, Martin Klönne, beide Vestas Nacelles Deutschland, Janne-Pekka
Yrjönen, Vestas Wind Systems A/S, Denmark

Reduktion der Anregung in WEA-Getrieben durch eine
toleranzfeldbasierte Mikrogeometrieauslegung

• Auslegung von toleranzfeldbasierten Zahnflankenmodifikationen
• Reduzierung der Anregung von Getrieben
• FE-basierte Zahnkontaktanalyse
• Beurteilung des Einsatzverhaltens von Windenergiegetrieben

Dipl.-Ing. Daniel Piel, Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher, Dr.-Ing.
Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph Löpenhaus, Marius Schroers M.Sc, alle
Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen, Aachen

Abendveranstaltung – Get-together
Wir laden alle Teilnehmer herzlich zu einem kommunikativen
Umtrunk
mit Abendimbiss ein. Diskutieren Sie mit Ihren
Fachkollegen
über die Ergebnisse des Tages und knüpfen Sie neue
Kontakte. Wir freuen uns, Sie dort begrüßen zu dürfen!

Begrüßungskaffee in der Fachausstellung

Dynamische Effekte im mechanischen Triebstrang durch
Störungen im elektrischen Netz

• Auswirkungen von Störungen in elektrischen Netzen auf den
  Anlagenbetrieb
• Entstehung von mechanischen Schwingungen im Antriebsstrang
  durch Netzrückwirkungen auf den Generator
• Dynamische Auswirkungen auf Wälzlager durch
  Schwingungsanregung an der Getriebeabtriebswelle

Alex Magdanz, Applikations- und Entwicklungsingenieur,
ITI GmbH, Dresden, Co-Autoren: René Noack, ITI GmbH, Dresden, B.Eng.
Katrin Peter, SKF GmbH, Schweinfurt

Prognose, der durch Windenergieanlagen verursachten
Schwingungsimmissionen an hochsensiblen Anlagen

• Schwingungsmessungen und Prognose von Schwingungen
• Boden-Bauwerk-Interaktion und Modellkalibrierung
• Reduktion von Schwingungen
• Eigenschwingungsverhalten von Windenergieanlagen

Dipl.-Ing. Dr. techn. Alexander Tributsch, Ingenieur, Co-Autoren: Dr.-Ing.
Silke Appel, Dr.-Ing. Fabian Kirsch, alle GuD Geotechnik und Dynamik
Consult GmbH, Berlin

MKS-Modell zur Bewertung des dynamischen
Triebstrangverhaltens einer direkt angetriebenen WEA

• Aufbau eines Mehrkörpersimulationsmodells für eine
  Referenzanlage
• Ermittlung der Schwingungsamplituden an ausgewählten
  Positionen der elektrischen Komponenten
• Auswirkung von starrer und flexibler Modellierung
• Ergebnisse der Resonanzanalyse

Daniel Lehser-Pfeffermann M.Sc., Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Co-Autor:
Prof. Dr.-Ing. Tobias Müller, beide Hochschule für Technik und Wirtschaft
Saar, Saarbrücken

Elektromagnetisch-strukturdynamisches Oberwellenmodell
eines Asynchrongenerators zur Analyse des
Drehschwingverhaltens

• Modellbildung von Asychrongeneratoren
• Berücksichtigung parasitärer Effekte durch Entwicklung von
  Oberwellenmodellen
• Kopplung von elektromagnetischem mit strukturdynamischem
  Maschinenmodell
• Analyse von Drehschwingungen im System
• Ausblick auf Prüfstandsmessungen zur Validierung des Modells

Dipl.-Ing. Sebastian Rick, Wissenschaftlicher Mitarbeiter,
Co-Autoren: Dipl.-Ing. David Franck, Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil.
Dr. h. c. Kay Hameyer, alle RWTH Aachen University, Aachen

Kaffeepause in der Fachausstellung

Methode für das Ermüdungsonlinemonitoring von
Windenergieanlagen

• Alterungsüberwachung für den Turm einer WEA
• Durch Verarbeitung der real auftretenden Belastung realistische
  Ermüdungsakkumulation
• Basis für potenziellen Weiterbetrieb (LTO) nach Erreichen der
  Designlebensdauer
• Basis für zustandsabhängiges Lastranking für beanspruchungsoptimierten
  Betrieb

Dipl-Ing. Steffen Bergholz, Section Manager, Co-Autoren:
Dr. Jürgen Rudolph, Dr. Francis Fomi-Wamba, alle AREVA GmbH, Erlangen

Erhöhung der Verfügbarkeit und des Ertrages durch
Fehleranalyse und Rotorblattunwuchtserkennung

• Erweiterung des Scopes von Condition Monitoring Systemen
• Automatisierte Detektion von Pitch-Fehlstellung
• Eiserkennung mittels Condition Monitoring Systemen

David König, Gruppenleitung, Konstruktion und Entwicklung, Co-Autoren:
Daniel Uriegas Castro M.Sc., Dipl.Ing.(FH) Benjamin Jendrosch, alle TÜV
Rheinland ISTec GmbH, Garching bei München

Aktive Schwingungsdämpfung einer Windkraftanlage mit
hydrostatischem Getriebe

• Schwingungsdämpfung mittels Pitchwinkelverstellung
• Elastisches Mehrkörpersystem
• Windkraftanlage mit hydrostatischem Getriebe
• Berücksichtigung von Modellunsicherheiten mit Linearen-Matrix-
  Ungleichungen (LMis)

Julia Kersten M.Sc., Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Co-Autor: Prof. Dr.-Ing.
Harald Aschemann, beide Universität Rostock, Rostock

Gemeinsames Mittagessen in der Fachausstellung

Vibrations- und Geräuschminderung in Windturbinen
mithilfe von viskoelastischen Auflagern (VES)

• Einführung in die Technologie der viskoelastischen Lagerung mit
  der Bezeichnung Visco-Elastic-Support (VES)
• Beschreibung der Potentiale durch die VES Technologie im Bezug
  auf Vibrationsminderung in Windkraftanlagen
• Mathematische Modellierung eines VES und Diskussion über die
  Designparameter im Hinblick auf optimale Vibrationsisolierung
• Verwendung der VES Technologie in Zukunftsentwicklungen

Dr.-Ing. Matthias Puff, Engineering Manager, ITT Control Technologies
EMEA GmbH, Bad König

Ausrichtbedingte Zusatzschwingungen online erfassen und
gezielt reduzieren

• Messanforderungen und Methoden beim mobilen und online
  Condition Monitoring
• Laseroptische Messmethode zum Erkennen von Ausrichtabweichungen
• Schwingungsreduktion durch gezieltes Ausrichten am Triebstrang
• Sichere Ausrichtmessungen ohne Demontage von Kupplungen
  und Schutzhauben als neue Ausrichtsmethode bei freier Drehung

Dipl.-Ing. Pascal Locoge, PARALIGN & Machinery Service Manager,
Co-Autor: Dr. Edwin Becker, beide PRUFTECHNIK Condition Monitoring GmbH,
Ismaning

Lastkollektivminimierung in Antriebstrangstrukturen unter
Berücksichtigung der Netzwechselwirkungen

• Anregung von Schwingungen durch Netzfehler
• Aktive Schwingungsminimierung im Antriebstrang
• Strukturbeschränkten PID-Zustandsregelung
• Optimale Antriebsstrangstrukturen

Univ. Prof. Dr.-Ing. habi. Constantinos Sourounis, Energiesystemtechnik
und Leistungsmechatronik, Fakultät für Elektrotechnik und
Informationstechnik, Co-Autoren: Dipl.-Ing. Broy Alexander, M.Sc. Tourou,
Pavlos, alle Ruhr-Universität Bochum

Zusammenfassung und Schlusswort der Tagungsleiter

Ende der Tagung