風力発電設備支持物の金属疲労抑制のための多点TMD制御

抑制风力发电设备支架金属疲劳的多点TMD控制

• 批准号: 21K04361
• 负责人: 富澤 徹弥
• 金额: $ 1.5万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04361/
• 关键词: 風力発電; 風力発電設備支持物; 加速度; 制振; TMD; スペクトル; 時刻歴応答解析; 定点理論

本課題では，風力発電設備支持物に発生する日常的な振動に対して，部材応力や疲労損傷度の低減を図ることを目的とした振動制御技術の開発を行っている。風力発電設備は一般的な建築物とは異なり，発電するためには風を受けて稼働する必要があり，これに伴いブレードを含む発電設備を支持する構造物（以下，「タワー」と呼ぶ）は常に振動状態にある。このような日常的に発生する振動は，鋼構造が多く採用されているタワーにおいて，金属疲労による劣化の原因になり得るとされている。近年，風力発電設備の事故も多くなってきており，疲労が事故要因のひとつとも考えられている。そこで，本課題では制振装置を用いて，発電時のタワーの常時振動を低減することで，疲労を抑制することを目的とする。2021年度は実存する風力発電設備タワー部の複数箇所に加速度計を設置し，各点における応答加速度を計測した。加速度計は計4台とし，主にタワーの継手フランジ付近のステージ周辺の側面，高さ方向としてはGL－1.65m（基礎コンクリート上）, GL+16.39m, 40.15m, 61.09m（ナセル直下のヨーフロア）の位置に設置した。計測は毎時00分および30分から5分間の計測を行い，3軸方向の加速度を取得しており，既設システムであるSCADAデータから，発電量，風速，風向，ナセル角度等の1秒データも取得している。2022年度は，実測による結果を基に振動モデルを構築し，停止時，年平均風速時，定格風速時のそれぞれの場合について，単一TMDおよび多重TMDの制振効果を検証した。最も頻度の高い年平均風速時において，応答加速度のRMS値は概ね15%低減され,応答変位のRMS値は50%を超える低減効果が得られ，多重TMDの振動低減効果を確認した。計測は2021年度より継続的に実施しており，今後も余寿命評価に資するデータを蓄積する予定である。

The purpose of this project is to develop vibration control technology for reducing component fatigue and damage caused by daily vibration generated by support of wind power generation equipment. Wind power transmission equipment is not the same as ordinary buildings. It is necessary for buildings to receive wind power transmission equipment. Structures containing wind power transmission equipment are in a normal vibration state. The vibration caused by this kind of daily occurrence is often used in steel structures, and the causes of metal fatigue and deterioration are obtained. In recent years, there have been many accidents caused by wind power generation equipment, and the main causes of accidents are fatigue. The present invention relates to a vibration control device, which is used to reduce the vibration of a vehicle when the vehicle is energized. In 2021, accelerometers will be set up at multiple locations in the existing wind power equipment department to measure the response acceleration at each point. Accelerometers are set at positions of 4 sets, main direction GL-1.65m, GL+16.39m, 40.15m, 61.09m. The acceleration in 3-axis direction shall be obtained during the measurement every 00 minutes to 30 minutes and 5 minutes. Even if the SCADA data is set, the power generation, wind speed, wind direction and angle shall be obtained within 1 second. In 2022, the measurement results were based on vibration characteristics, and when stopped, the annual average wind speed was measured, and the fixed wind speed was measured in various cases. The maximum frequency of high and medium annual mean wind speed is reduced by 15%, the RMS value of high and medium annual mean wind speed is reduced by 50%, and the vibration reduction effect of multiple TMD is confirmed. It is estimated that in 2021, the implementation of the project will be completed. In the future, the project will be completed.

项目成果

風力発電設備支持物の実測に基づく振動制御に関する研究：その3TMD装置の制振効果

基于风力发电设备实测的振动控制研究支撑：3TMD装置的振动控制效果

• 发表时间: 2022
• 作者: 橋本大幸;山本憲司;木村俊明;秦一平，本西凌太，阿久戸信宏，郭鈞桓;馬場淳;竹内大貴，木村俊明;松浪加奈
• 通讯作者: 松浪加奈

風力発電設備支持物の実測に基づく振動制御に関する研究：その2計測結果概要

基于风力发电设备实测的振动控制研究支撑：第二部分测量结果总结

• 发表时间: 2022
• 作者: 橋本大幸;山本憲司;木村俊明;秦一平，本西凌太，阿久戸信宏，郭鈞桓;馬場淳
• 通讯作者: 馬場淳

風車実測in北九州

北九州风力发电机实测

A STUDY ON RESPONSE REDUCTION EFFICACY OF MULTIPLE TMDs BASED ON MEASURED WIND LOAD ON WIND POWER GENERATION EQUIPMENT SUPPORTS

基于风力发电设备支架实测风荷载的多种TMD响应降低效果研究

• DOI: 10.3130/aijt.29.91
• 发表时间: 2023
• 期刊: AIJ Journal of Technology and Design
• 作者: TOMIZAWA Tetsuya;MATSUNAMI Kana;BABA Atsushi
• 通讯作者: BABA Atsushi

風力発電設備支持物の実測に基づく振動制御に関する研究：その6多重TMDが制振効果に与える影響

基于风力发电设备实测振动控制研究：6种多重TMD对减振效果的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Toshiaki KIMURA;Hiroki Takeuchi;Rena Takagi;Hiroaki Kawamura;松浪加奈
• 通讯作者: 松浪加奈