Schwingungen an Windenergieanlagen beurteilen
Neue Richtlinie zur Standardisierung der Messung und Beurteilung der Schwingungen von direktangetriebenen Windenergieanlagen ohne Getriebe.
Das neue Richtlinienblatt VDI 3834-2 „Messung und Beurteilung der mechanischen Schwingungen von Windenergieanlagen und deren Komponenten Windenergieanlagen ohne Getriebe“ liegt seit Juni 2021 vor.
Foto: PantherMedia/crstrbrt
Erstmals steht mit der neuen VDI 3834 Blatt 2 eine Richtlinie zur Standardisierung der Messung und Beurteilung der Schwingungen von direktangetriebenen Windenergieanlagen ohne Getriebe zur Verfügung. Das Blatt 1 für die Beurteilung der Schwingungen von Anlagen mit Getriebe erschien bereits im Jahr 2009 und hat sich nicht zuletzt durch die Übernahme von dessen Inhalten in die Norm DIN ISO 10816–21 international etabliert. Nun kann die Branche auch für die Schwingungsbeurteilung der großen Zahl getriebeloser Anlagen auf die VDI Richtlinie zurückgreifen.
Hochdynamisch belastete Strukturen
Moderne Windenergieanlagen bilden mit Rotordurchmessern und Turmhöhen von häufig mehr als hundert Metern sowie einer Turmkopfmasse von einigen hundert Tonnen hochdynamisch belastete und schwingungstechnisch anspruchsvolle Strukturen. Sie sind durch die starke zeitliche, wie räumliche Fluktuation der Windgeschwindigkeit infolge von Böen, Turbulenz und Windscherung sowie bei Offshore-Anlagen zusätzlich durch den Wellengang vielfältigen „äußeren“ Schwingungsanregungen ausgesetzt.
Getriebelose Windenergieanlagen haben bauartbedingt große Generatordurchmesser mit geringem Luftspalt, so dass sich Verformungen und niederfrequente Anregungen der Struktur auf den Generatorluftspalt auswirken können und zu Wechselwirkungen mit den Magnetkräften führen. Die Anregungsfrequenzen aus elektromagnetischen Kräften und deren Harmonische sind von der Drehzahl, der Anzahl der Polpaare und der Bauweise des Generators abhängig. Die Wirkung dieser verschiedenen Schwingungsanregungen kann zu beträchtlichen dynamischen Zusatzlasten führen, die die Zuverlässigkeit der Anlage und Lebensdauer der Komponenten beeinträchtigen.
Messorte einer Windenergieanlage mit stehendem Achszapfen; oben: innen liegender Generator-Rotor. Grafik: VDI
Die Richtlinie enthält außer der detaillierten Beschreibung der Beurteilungsgrößen und nützlichen Anwendungshinweisen insbesondere auch Richtwerte für die Beurteilungen der Schwingungen. Sie ist zunächst als Gründruck (Entwurf) erschienen. Einsprüche zum Blatt 2 können bis zum 31.08.2021 online über www.vdi.de/3834 abgegeben werden.
