Vindmølle fik lov at køre med løse bolte i otte år
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Vindmølle fik lov at køre med løse bolte i otte år

Det var knækkede bolte, som sidste fredag førte til, at en af vingerne på en otte år gammel Vestas-mølle knækkede af. Vingen blev revet af møllen og faldt til jorden med et brag 60 meter væk.

Boltene knækkede, fordi de ikke var spændt tilstrækkeligt og fordi ingen tilsyneladende havde tjekket boltene i møllens otte-årige levetid.

Det viser den foreløbige rapport over de to vindmøllehavarier, som fandt sted den 23. februar, og som klima- og energiminister Connie Hedegaard (K) derfor bestilte en redegørelse for fra forskningscenter Risø under DTU.

Af rapporten fremgår det, at alle bolte mellem nav og vingerod på møllen ved Sidinge i Odsherred var knækket, og at Vestas' egen inspektion har vist, at der er tale om »brud forårsaget af manglende tilspændingsmoment på nogle af boltene, hvilket over tid fører til udmattelsesbrud, efterfulgt af en dominoeffekt på øvrige bolte.«

Vestas oplyser ligeledes, at den utilstrækkelige spænding af boltene kan stamme helt tilbage fra møllens opstilling, og beklager, at fejlen åbenbart ikke er blevet afsløret ved de årlige check.

Årsagen til, at en vindmølle på Djursland løb løbsk og endte med at brage i stumper og stykker på Djursland i fredag, bliver ikke opklaret med den nye rapport. Noget tyder på, at gearkassen er gået i stykker, og at det kan have fået vinge-bremserne til at knække af.

Vestas' serviceteknikere var ifølge rapporten tilkaldt til møllen, fordi der var meldt om slidte bremser. Teknikerne afprøvede bremsefunktionen 8-10 gange fra møllehatten, hvorefter de startede møllen fra bunden af tårnet.

Lige før de koblede møllen på nettet, lød der støj fra møllen, og en af teknikerne trykkede på stopknappen. Det resulterede i et brag, formodentlig fordi gearkassen gik i stykker. Det fik møllen til at ryste, så kabelholdere raslede ned fra tårnet. Teknikerne måtte opgive at stoppe møllen og flygtede fra stedet, hvorefter møllen løb løbsk.

Rapporten anbefaler, at gearkasse, bremser, krøjesystem og vingetippernes aksler bør undersøges nærmere, ligesom den opstartsprocedure, som de tilstedeværende service-folk brugte, bør vurderes nærmere.

Dokumentation
Rapportens gennemgang af uheldet med en Nordtank NKT600-180/43-mølle på 600 kW ved Hornslet 22. februar
- Vestas har oplyst, at der var tilkaldt service til møllen, som følge af fejl ved bremsefunktionen (fejl. "bremse slidt").

  • Et Vestas serviceteam ankommer fredag formiddag og montørerne reparerer og afprøver bremserne.

  • Vindmøllens bremsefunktion afprøves fra møllehatten en 8-10 gange. Herefter startes møllen fra bunden af tårnet, med henblik på at få den på nettet igen til normal produktion. Det blæser på det tidspunkt meget kraftigt, og under opstart anvendes tip bremserne ifølge oplysninger på mødet hos Vestas til at styre rotorens omdrejninger indtil driftshastighed kan opnås. Det vil sige at tipperne er slået ud under opstart.

  • Under opstarten af møllen lige før den skal kobles på nettet lyder der støj fra møllehatten og montøren trykker på stopknappen. Umiddelbar herefter kommer der et 2. brag (formodentlig gearkassen der havarerer), møllen ryster kraftigt og kabelholdere mv. rasler ned i tårnet. Rotoren stopper brat et øjeblik med kører så videre. Det konstateres, at møllen ikke kan styres fra kontrolpanelet og stoppes med den mekaniske bremse. Af hensyn til egen sikkerhed forlades møllen hurtigt. Uden for møllen konstateres, at de aerodynamiske bremser (drejelige tipper) er knækket af.

  • Det blæser meget kraftigt, og møllen øger sin omdrejningshastigt og opnår overløbshastighed.

  • Servicefolkene kontakter politiet for at få afspærret området, og der blev i samarbejde med dem etableret en sikkerhedszone på 400 meter og naboer advaret. Denne tilstand varer i ca. 2½ time.

  • Møllen havarerer herefter. Hændelsesforløbet filmet af en nabo og vis i TV2. Resultatet af havariet er, at vingerne kollapser, tårnet rammes og får en stor sammentrykning og møllehatten bøjer forover (mod vindretningen). Vingestykker fra alle tre vinger spredes i stor afstand på læsiden af møllen, næsten 180 grader.

  • Møllehatten og den øverste halvdel af tårnet styrter ned på jorden lige foran møllen og generatoren falder ud, så den ligger ved siden af.

  • Større stykker af vingerne er landet 2-300 meter væk, mens mindre stykker skønnes at være fløjet op til 500 meter. Der er fundet mindre lette stykker overe ved en gård ca. 700 meter væk, men disse kan lige så godt være blæst der over efterfølgende, som følge af den meget kraftige vind på tidspunktet.

  • Nederste halvdel af mølletårnet bliver stående. En inspektion af gearet viser at gearet er beskadiget.

  • Ingen personer kommer til skade.

Gennengangen af havari-forløbet med en Vestas V47-mølle på 660 kW ved Sidinge den 23. februar 2008

  • Vestas har oplyst, at en vinge er knækket af tidligt om morgen den 23. februar 2008. Havariet blev efterfølgende opdaget af en nabo.

  • Vingen er knækket af mellem vingerod og nav og har ramt jorden ca. 60 meter fra møllen.

  • Det er konstateret, at boltene i nav til vingelejet er brækket.

  • Ingen personer er kommet til skade.

Dokumentation

Rapport om de havarerede møller

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

... at der er tale om »brud forårsaget af manglende tilspændingsmoment på nogle af boltene, hvilket over tid fører til udmattelsesbrud, efterfulgt af en dominoeffekt på øvrige bolte.«

Jeg er med på at man kan se om et brud stammer fra udmattelse, men er der nogen der ved hvordan man lige ser at det skyldes manglende tilspænding - har de pågældende bolte simpelt hen været løse?
:) Lars

  • 0
  • 0

Hvis samlingen er korrekt dimensioneret, konstrueret og monteret, udsættes boltene ikke for udmatning.
Finder man bolte med udmatningsskader, er det nærliggende at tro, at delene har været løse en tid, og den tid får man en idé om af skaden.
Løse bolte kan forekomme pga. andet end forkert forspænding.
Havarianalysen bør se nøje på de to andre vingers samlinger.

Vestas bør redegøre for sin dokumentation for montage og service, hvis man har nogen.

I øvrigt en fyldestgørene artikel, tak!

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

Er der nogen der ved hvorfor mann ikke montere vindmøllevinger lige som man montere turbineblade? - så vidt jeg ved har det altid været et problem med bolte på vindmøllevinger.
Et andet spørgsmål er hvorfor møllen der løb løbsk ikke blev drejet op mod vinden, da bremsen på vingerne gik i stykker, er der nogen der kan svare på det?

mvh
Kasper

  • 0
  • 0

Kasper

Møllevinger må af hensyn til transporten monteres på opstillingspladsen.
Turbinerotorer med alle skovle monteres, balanceres og prøves ved højeste omløbstal under vakuum i en sprænggrav inden den komplette rotor leveres til opstillingspladsen.
Er en anledning til forskellen og boltesamlingen.

Når en mølle er løbet løbsk blir vindkræfterne så store, at møllen vil havarere, hvis man drejer på den, antager jeg.
Kraften stiger med kvadratet på relativhastigheden,og den kan være flere hundrede meter pr sekund ved tippen.

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

Hej Tyge

Når jeg skriver at man kan motere møllevinger ligesom turbine blade, så tænker jeg på det T-spor de bliver skubbet ind i og som tager alle krafter i radiel retning og den ene vej i aksiel retning, de princip kan vel godt bruges på vindmøller, eller har det været prøvet før?

Med hensyn til at dreje møllem, vil jeg antage at krafterne kun kan blive mindre da angrabsvinkel bliver mindre.

  • 0
  • 0

Ser du på fig 170 og 171 s. T 179 i Dampkraft, som T-fods fastsætning af turbineskovle?
Jeg kan ikke rigtigt forstille mig, hvad fastsætning af 3 drejelige vindmøllevinger kan have til fælles med denne T-fastsætning af op imod 100 turbineskovle?

Ser du i "Teknikkens Vidunderland" på de 100 år gamle møller f. eks. fig. 435 s. 398 finder du heller ikke en T-spors indfæstning.
Fig. 436 viser en vindrose med mange vinger, men heller ikke den ser ud til at have T-spor.

Hvis møllen drejes 90 gr. med normal krøjning vil en lodret vinge udsættes for alle mulige angrebsvinkler under drejningen, og det tror jeg ikke en vinge kan tåle, når den er løbet løbsk ved max vindhastighed.

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

Helt ærlig - for nemt, løse bolte giver rustdannelser og vitale bolte har egentlig en simpel split monteret, men åbenbart "for teknisk" for Vespa.
Undre mig såre over at tårnet på videoen brækkede midt over uden særlig modstand - flankerne med 100 bolte BURDE være stærkere end som så....
Samtidig viste videoen at vingespidsernes nødbremserfunktion ikke var drejet ud på tværs, og ikke een forvreden bolt var at se i de mange bolthuller på det afrevne tårn på jorden. Underligt !

  • 0
  • 0

Helt ærlig - for nemt, løse bolte giver rustdannelser og vitale bolte har egentlig en simpel split monteret, men åbenbart "for teknisk" for Vespa.

Vingebolte har ikke nogen split, og de bliver ikke løse fordi møtrikken drejer. Det skyldes den cykliske belastning af samlingen i indkøringsfasen, krybning over tid og sådan noget. Så lad du bare splitten sidde i Vespaen, og lad være med at antage, at vindmølle-ingeniører er komplette idioter. Der var altså mere end 5000 andre møller der overlevede denne og mange andre storme uden problemer.
Man konkluderer heller ikke at en Mercedes er dårligt konstrueret for en billist kører den frontalt ind i en lygtepæl eller hvis den taber et hjul fordi en mekaniker ikke har spændt hjulboltene ordenligt.

  • 1
  • 0

Mit ovenstående indlæg 29.02.2008 kl 21:53 er langt fra komplet, når det gælder dimensionering af boltesamlinger.
Nedenforstående er heller ikke komplet, og hele sandheden, men viser, at det ikke er helt primitivt at bygge vindmøller:
Antag at en vindmølle og dens boltesamlinger er dimensionert for vindhastigheden v0=50 m/s.
Hvis det blæser, som jp skriver, vm=190 km/h =52,778 m/s blir møllen overbelastet med 11%.

Hvad skal mølleindustri og myndigheder gøre:
1. Lade som ingenting?
2. Indføre begrænsninger i driften, last og/eller tid?
3. Efterspænde alle udsatte bolte ukontrolleret?
4. Udskifte samtlige bolte?

På dampturbiner har man for kritiskt belastede bolte en opfølgning af den plastiske forlængning individuelt, og en bolt kasseres efter en vis forlængelse, som måles f. eks. hvert 4. år.

En møllefabrikant holder vel sin filosofi for sig selv, men kan næppe gå 100 000 bolte efter pga en lidt for kraftig storm over Danmark.
Det kan være en anledning til bolte med for lav forspænding, uden at man har observeret det.
Boltene sad fast med lav forspænding ved service, og måtte ikke efterspændes uden skift til nye.

Dette behøver ikke være virkeligheden for Vestas, og flere andre senarier kan også lede til halvløse bolte.

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

Laster på vindmøller fastsætte i henhold til internationale normer med en sikkerhedsfaktor på 1.3-1.5 afhængigt af lasttypen, årgangen mv. Der er derfor en god margin op til en kritisk last for de enkelte samlinger. Hvad vinger angår er den dimensionerende last for boltene i vingeroden oftest udmattelseslasten, og de er derfor yderligere overdimensioneret i forhold til ekstremlaster.
Så der burde ikke være grund til panik med store efterspæningskampagner for vingebolte hver gang der har været ekstrem storm - hvis de ellers er passet ordenligt ved service....

  • 0
  • 0

Normalt dimensioneres boltene i vingeroden på en vindmølle ud fra det kriterium, at samlefladen mellem de sammenspændte dele bestandigt skal være under kompression. Samlingen ikke må åbne sig, heller ikke ved ekstremlast.

Boltenes antal, dimensioner, kvalitet og tilspænding vælges, så dette kriterium er opfyldt.

Ekstremlasten fastlægges som maksimalværdien af en lang række lasttilfælde. Et af disse lasttilfælde optræder under stilstand i storm. Her finder man lasterne ved en ekstremvind, som beregnes under hensyn til vindklimaet og vindmøllens dynamiske forstærkning og størrelse. På moderne vindmøller får man typisk en ekstremvind af størrelsesordenen 60-70 m/s, altså væsentligt højere end vindhastigheden i stormen for nylig.

Det vil nu i øvrigt normalt være andre lasttilfælde, som giver højere ekstremlaster. Eksempelvis ser man på et lasttilfælde, hvor vindmøllen kører nær sin stopvindhastighed, og hvor der kommer et maksimalt vindstød samtidig med, at der optræder en fejltilstand i møllen. Dette lasttilfælde giver som regel højere ekstremværdier end lasterne under stilstand i orkan.

Når boltene dimensioneres, så forspændingen af samlingen bevares ved ethvert lasttilfælde, vil det som regel kunne eftervises, at de også har tilstrækkelig udmattelsesstyrke.

Hvis forspændingen af en eller anden grund reduceres, så samlingen ind imellem åbner sig, bliver situationen en anden. Da vil boltene mangle lastreduktionen ved den forspændte samling, og så risikerer de at svigte i udmattelse. Her kan der komme en slags "lynlåsvirkning", fordi samlingen lettere åbner sig, når først der mangler bolte, og denne åbning giver forøgede veksellaster på de tilbageværende bolte.

  • 0
  • 0

Tak Henrik Stiesdal for et udførligt svar, som jeg forstår og indstemmer i.
Men jeg har flere spørgsmål, som er dukket op i forbindelse med møller på ing.deb.

”Ekstremlasten fastlægges som maksimalværdien af en lang række lasttilfælde.”
Kan du nævne nogen lasttilfælde?
1. Når møllen løber løbsk ved normale vindhastigheder
2. Når møllen løber løbsk ved ekstrem vindhastighed
3. Når møllen taber en vinge ved normal last og omløbstal
4. Når møllen taber bremse eller regulering på en eller to vinger

” På moderne vindmøller får man typisk en ekstremvind af størrelsesordenen 60-70 m/s”
1. Kan du beskrive, hvordan ekstremvind forholder sig til den virkelige vinds fordelingsfunktion?
2. Kan du angive en maksimal periferihastighed på vingetippen ved løbskørsel og ekstremvind?
3. Hvis man regner med, at den ubelastede mølle disintegrerer ved lavere vindhastighed, hvad er da denne vindhastighed?
4. Hvor langt regner man med, at mølledele maksimalt kan spredes ved ekstremvind, når møllen disintegrerer?

” Hvis forspændingen af en eller anden grund reduceres”
1. Kan du nævne nogen grunde?
2. Forspændes boltene til et vist moment eller med en vis deformation ved første montage?
3. På hvilken måde kontrolleres forspændingen, også løpende?
4. Hvornår og hvordan fornys samlingen efter et demontage af en vinge?

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

Ved en møllevinges passage af tårnet må den kortvarigt udsættes for anderledes vindforhold end under resten at rotationen. Ved en eller anden omløbshastighed vil disse små påvirkninger kunne være i resonans med (en af) vingens egenfrekvens(er).

Er det mon et forhold, man helt kan se bort fra ved en vurdering af belastningen af fastspændingsboltene i situationer, hvor en mølle roterer hurtigere end planlagt? Eller må det opfattes som en signifikant ekstra belastning?

  • 0
  • 0

De lasttilfælde, man skal beregne sin vindmølle efter, er fastlagt i de relevante standarder for last og sikkerhed. Nu om stunder anvendes en IEC-standard, IEC 61400-01. Før i tiden anvendte vi i Danmark DS 572.

Et af de allervigtigste lasttilfælde for ekstremværdier er normaldrift. Det lyder måske underligt, at det kan være der, man får de højeste belastninger, men det er under normaldrift, at man kommer igennem alle tænkelige kombinationer af vindstød, retningssrping m.v. Derfor afsøges beregninger og målinger for de højeste værdier, og man anvender forskellige metoder til at ekstrapolere fra beregningerne, som kun kan dække forholdsvis kort tid, til hele den beregnede levetid.

Andre lasttilfælde omfatter pludseligt bortfald af belastning i høj vind, svigt af et af sikkerhedssystemerne, særligt udvalgte vindspring i hastighed og retning m.v.

Man regner ikke på en komplet friløbssituation, hvor alle sikkerhedssystemer har svigtet. Som det så beklageligt blev demonstreret for nylig, vil sådan en situation nemlig normalt føre til havari. Derfor lægger man kræfterne i at lave pålidelige og robuste sikkerhedssystemer, som kan forebygge denne situation.

Nej, jeg kan ikke på denne begrænsede plads beskrive, hvordan ekstremvind forholder sig til den virkelige vinds fordelingsfunktion. Men jeg kan oplyse, at fremgangsmåden svarer til den, der er beskrevet i afsnittet om vindlast i DS 410, norm for last på konstruktioner.

For så vidt angår en maksimal periferihastighed på vingetippen ved løbskørsel, så vil man normalt kunne regne med, at den vil komme op i nærheden af 300 m/s. Her begynder man at nærme sig lydens hastighed, og det giver anledning til forøget luftmodstand, som begrænser omløbstallet.

I lav vind er der ikke den store risiko ved at lade en vindmølle løbe i friløb, men hvis vindhastigheden er meget over 10 m/s, bliver omløbstallet og de aerodynamiske kræfter så store, at der er overhængende fare for havari.

Det afhænger meget af omstændighederne, hvor langt vragdele kan spredes ved havari efter løbskkørsel. Heldigvis har vi ikke overvældende meget statisik fra den slags! Efter hvad jeg så i pressen forleden, talte man om dele båret af vinden op til 500 m.

En hovedårsag til, at forspændingen på bolte kan reduceres, er sætning af de sammenspændte dele. En anden årsag kan være, at en nabobolt er knækket, så samlingen ind imellem har tendens til at åbne sig ved høj last. Så kan bolten lige så stille strækkes lidt efter lidt og derved miste sin forspænding.

Hvordan bolte forspændes, afhænger af boltestørrelsen og omstændighederne. Den klassiske metode er selvfølgelig at spænde med momentnøgle, men der anvendes også hydrauliske trækværktøjer.

Normalt kontrolleres forspændingen ved efterspænding. Typisk kan der være tale om 100% kontrol ved det første eftersyn, som udføres efter 500 timers drift, og derpå stikprøvekontrol ved efterfølgende serviceeftersyn.

Hvis man har behov for at demontere en vinge, vil man normalt skifte boltene.

Mvh Henrik Stiesdal

  • 0
  • 0

Det er helt korrekt, at en vindmøllevinge ved sin passage af tårnet kortvarigt udsættes for anderledes vindforhold end under resten at omløbet. Man bruger gerne betegnelsen "tårnskygge" for denne stagnation af vinden foran tårnet.

Tårnskygge kan beregnes relativt enkelt, og der er gode, efterviste modeller for, hvordan man tager det med i sine "aeroelastiske" beregninger. Dette er beregninger, hvor vekselvirkningen mellem det turbulente vindfelt, vingernes aerodynamiske egenskaber og vindmøllens strukturelle dynamik tages i betragtning ved fastlæggelsen af lasterne.

Eventielle resonansforhold vil blive afdækket med de aeroelastiske beregninger. Men der er nu erfaringsmæssigt ikke problemer med resonans fra tårnskygge. Dertil er der alt for stor forskel mellem vingens laveste egenfrekvens og frekvensen i ekscitationen fra tårnpassage. Sidstnævnte er gerne 3-4 gange lavere end den laveste egenfrekvens.

Sammenfattende giver tårnskygge et bidrag til den dynamiske belastning, og denne virkning skal tages i regning. Men den kan ikke siges at være af væsentlig betydning på normale vindmøller, og jeg har aldrig hørt om resonans i denne sammenhæng.

Mvh Henrik Stiesdal

Mvh

  • 0
  • 0

Til Henrik Stiesdal. Tak for grundigt svar. Det er så klart, at under normale forhold vil "skyggevirkningen" fra tårnet ikke betyde meget.

Men jeg har alligevel en kommentar til følgende del af svaret:

" Men der er nu erfaringsmæssigt ikke problemer med resonans fra tårnskygge. Dertil er der alt for stor forskel mellem vingens laveste egenfrekvens og frekvensen i ekscitationen fra tårnpassage. Sidstnævnte er gerne 3-4 gange lavere end den laveste egenfrekvens. "

Men for at få en resonansbelastning behøver de to frekvenser ikke at være ens. Vingen må gerne "svinge" to eller tre gange mellem påvirkningerne fra tårnet - på samme måde som en gynge kan komme i kraftig sving ved påvirkninger, der optræder ved hver anden eller tredje "passage". Men erfaringerne siger altså, at det ikke betyder noget.

Men den havarerede mølle på Djursland roterede vel så hurtigt, at "passagefrekvensen" kunne stemme overens med vingernes grundfrekvens - og dermed kunne der opstå en kraftigere resonansbelastning - ud over de andre belastninger fra vinden?

  • 0
  • 0

Det er fuldstændig korrekt, at man for at få opbygget en svingning ikke behøver påvirke vingen en gang per periode. Vinger og andre bjælker kan godt sættes i svingninger af påvirkninger, der kun forekommer i en delmængde af perioderne.

Der er tre årsager til, at tårnskyggen alligevel ikke giver anledning til resonans.

For det første er tårnskyggepassage som tidligere nævnt en forholdsvis beskeden påvirkning. Man kan se virkningen af tårnskyggen på en lastberegning eller en måling, som udføres ved lav turbulens. Men i ”normal” vind, hvor den globale strømning er overlejret med store og små turbulenshvirvler, bliver tårnskyggen som regel væk i signalet fra det dynamiske respons på vingens passage gennem ”pakken” af turbulenshvirvler.

For det andet er tårnskyggepassagen kortvarig. Vingen mærker kun tårnskyggen over måske 3-5% af omløbet. En sådan kortvarig påvirkning afbrudt af en lang periode uden noget er ikke særlig egnet til at sætte en struktur i svingninger, selv hvis den forekommer med en periode, der svarer til et heltal gange strukturens periode. For at blive i den udmærkede analogi med gyngen, svarer det lidt forenklet til, at man ikke giver personen på gyngen et blødt skub, men i stedet et stød i ryggen for hver 3-4 gyng.

Her vil turbulenshvirvler og læ fra foranstående møller faktisk kunne udgøre en meget større risiko, for man kan sagtens komme ud for, at vingen over længere tid kører ind i og ud af hvirvler og læstrømninger, hvor påvirkningen ikke har karakter af et stød, men rent faktisk passer ganske godt med det, der skal til for at ekscitere vingen. Og hvor selve påvirkningen er langt højere end påvirkningen fra tårnskyggen.

Men der kommer så den tredje faktor ind, nemlig dæmpningen. En vindmøllevinge har under alle normale forhold en stor aerodynamisk dæmpning i flapvis retning, dvs. når den bøjer i vindretningen, ind mod tårnet og væk fra det. Dæmpningen er så stor, at en svingning ikke vedvarer i noget nævneværdigt omfang over 3-4 perioder. Dæmpningen stiger i øvrigt med møllestørrelsen, fordi store vinger alt andet lige har større udbøjninger end små vinger og derfor ”flytter mere luft”, når de svinger.

Så, ja, erfaringerne siger, at tårnskyggen ikke betyder noget væsentligt for moderne vindmøller.

Forbeholdet om de moderne vindmøller er alvorligt ment, for man har før i tiden forsøgt sig med at placere rotoren på læsiden af tårnet, og så er det en helt anden historie. I stedet for, at vingen passerer gennem et område foran tårnet, hvor vindhastigheden er lidt reduceret, passerer den på en ”bagløber” gennem et område bag tårnet, hvor vinden stort set er væk, og hvor der er kraftig turbulens. For sådan en mølle rykker tårnskygge op som en betydningsfuld designparameter.

Angående møllen på Djursland – ja, "passagefrekvensen" kunne godt tænkes at stemme overens med vingernes laveste egenfrekvens, og så kunne der være risiko for at få en tvunget svingning med resonans. Men som nævnt ovenfor, vil stødkarakteren af tårnskyggen næppe udgøre den værste ekscitation. I en sådan situation vil vindgradienten (det forhold, at det blæser mere, jo længere man kommer fra jorden) og passage af turbulenshvirvler udgøre en langt kraftigere ekscitation.

Mvh Henrik Stiesdal

  • 0
  • 0

Tak Henrik for en udførlig beskrivning til.

Forstår jeg ret handler din analyse kun om ekscitationen af svingninger i møllevingerne?

Men hvordan forholder det sig med ekscitation af hele møllens horisontelle egensvingninger ved:
1. Forskellige fundamenter?
2. Vingeskyggens periodiske kraft på tårnet?
3. Kármán virvelafløsning efter tårnet?
4. Med møllen stillestående og ekstreme vinde?

Er den aerodynamiske dæmpning på hele møllen altid så stor, at man ikke har problemer med disse ekscitationer?

Må jeg være nysgerrig og spørge efter den største normale og tilladte amplitude og acceleration på de ikke roterende mølledele?

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

Lige et spørgsmål til Henrik, Tyge eller andre, som sidder på sådan viden:

Jeg mener at huske, at have læst et sted, at et modroterende sæt af vinger høster op mod 70% mere energi.

Koster vingerne mere end 70% af hele mølleprisen?

Hvis ikke, hvorfor ikke have tre vinger roterende i modsat retning?

mvh knud

  • 0
  • 0

Hej Knud
Lige fra mit eksamensarbejde i strømnngsmaskiner hos A. Meldahl: "12 MW STALturbine" har jeg været optaget af modrotation, og fordelene for dampturbiner er vel bekræftede gennem snart 100 år.

Desværre findes disse fordele ikke for vindmøller. Jeg ved ikke rigtigt om det er korrekt at sige, at Betz lov, se:
http://www.windpower.org/da/tour/wres/betz...
sætter en naturbestemt grænse for virkningsgrad på 59%, og den ligger danske trevingede møller allerede i nærheden af?
Så modrotation kan ikke give meget mere?

Men mekaniskt kan jeg love dig, at det ikke blir enkelt at designe en modroterende vindmølle.
1. En eller to generatorer?
2. Koncentriske aksler?
3. Relativlejer?
4. Hvilke gear?

Under mellemkrigstiden forsøgte STAL med modroterende skibsturbiner. Tre både blev bygget i København, og det min svigerfar, dengang lærling, klagede mest over på gamle dage var metriske gevind!

På vort museum har vi dele, som tyder på at 'De Laval' forsøgte med modroterende turbine for drift af modroterende propeller.
Antageligt torpedomaskineri, er der nogen, der ved noget? Ca 100 år siden!

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

Det forekommer mig rimeligt at man anvender de muligheder der er for en overkommellig pris for at sikkerhedsbremse en moderne vindturbine.

  1. krøjesystem med bremse kunne være dubleret og med sikkerhedsudløsning af krøjebremser hvis en af disse hænger.

  2. Nedbremsning af turbine enten ved mekanisk bremse og/eller en simpel tilførsel af jævnstøm til generatorviklingerne som indkobles ved synkroniseringsfejl eller tab af belastningsnet.
    , men forudsætter at gearforbindelsen er intakt, samt i nogle tilfælde en form for nødforsyning, ved elnet udfald.

N.B.
Krøjesystemudvidelse og jævnstrømsbremse kan også uden store udgifter påbygges eksisterende turbiner.
med venlig hilsen

Jan Larsen .
Kildebrønde

  • 0
  • 0

Tak til Tyge;

Strengt taget, behøver et ekstra sæt vinger nok ikke at pårøre den første akle, hvis de kan placeres på hver ende af nacellen?

Tallet på 70% er nok ikke nøjagtigt.

Med den 59% du nævner, en ekstra 70% ville så blive samlet udnytning op mod 100% - lyder ikke helt rigtig!

mvh knud

  • 0
  • 0

Nej det er den samlede effekt eller indsats af konstruktionen der stillers spørgsmålstegn ved og som ikke forklarer hvordan møllen nederste del kan stå uskadet - som om de 100 bolte var lavet af smør....reelt skulle tårnet øverste del ikke kunne frigøre sig fra den underderste del men være vredet ned lang den nederste tårndel.
Og hvorfor var bremsesystemets tværstillede vingespidser ikke slået ud. Iøvrigt pudsigt at uheldet skete under servicering - men så må man erkende at det er voldsomme krafter der arbejdes med og opstille og behandle disse anlæg med samme omhu og respekt ... langt fra beboelse.

  • 0
  • 0

Ja, svaret om mulig ekscitation af egensvingninger var kun rettet mod det konkrete spørgsmål, nemlig om tårnskyggen kan sætte vingerne i svingninger.

For så vidt angår de nye spørgsmål:

  1. Ja, man er nødt til at tage fundamentsstivheden i regning. Ved tårndesign regner man på forskellige stivheder, og det kontrolleres, at et nyt fundamentsdesign holder sig indenfor rammerne af, hvad der er regnet på.

  2. Tårnet kan sagtens eksciteres af vingepassage, og for tårnets vedkommende er dæmpningen lille, så dæmpningens "redningsplanke" har man ikke til rådighed. Så for tårnet er der ingen vej udenom: Her skal det ved designet sikres, at der ikke forekommer længerevarende ekscitation ved første bøjningsfrekvens. ¨Normalt går det nogenlunde af sig selv, for tårnets frekvens er normalt for lav til at kunne eksciteres af vingepassagen, men der har da været sager, hvor der har været uheldige sammentræf, navnlig ved drift i lav vind på lille generator.

  3. Man checker traditionelt tårnet for hvirvelafløsning. Resultatet er i praksis altid, at tårnets egenfrekvens er så lav, at eventuel hvirvelafløsning sker i meget lav vind og ikke tilfører nogen energi af betydning. Derimod kan et tårn, der er rejst, men endnu ikke har en mølletop på, udgøre en risiko. Her er frekvensen meget højere, og så sker ekscitationen ved en vindhastighed, hvor der virkelig kan tilføres energi. Så når man har rejst tårnet, skal man hurtigst muligt have en mølletop på! Det går ikke at lade tårnet stå for sig selv i en måned, mens man venter på de resterende dele. Skulle man endelig komme i den situation, kan man dog forebygge hvirvelafløsning ved at lægge en slags tyk pølse i spiralforn udenom tårnet ned fra toppen.

  4. Man er også nødt til at checke, om der kan forekomme resonansfænomenter med møllen i stilstand i høj vind. Det er faktisk ikke så let, for der kan forekomme såkaldt "unsteady aerodynamics", hvor der optræder hysteresefænomener i vingernes respons på ændringer i anstrømningsvinklen. Og sådanne hysteresefænomener kan give anledning til selv-eksciterende svingninger. Her har vi at gøre med et virkeligt "specialisthjørne" indenfor mølleberegning!

Svaret på dit sammenfattende spørgsmål om, hvorvidt den aerodynamiske dæmpning på hele møllen altid er så stor, at man ikke har problemer med disse ekscitationer, er altså, at det er den ikke. Man er nødt til at tage disse og mange andre forhold i betragtning, og den aerodynamiske dæmpning er ikke en slags fælles sovepude eller redning.

For så vidt angår grænseværdierne for normale og tilladte amplituder og accelerationer på de ikke roterende mølledele, så vil jeg tillade mig at anse disse værdier for at tilhøre privatlivets fred!

Mvh Henrik Stiesdal

  • 0
  • 0

Nej, vingerne koster meget mindre end 70% af mølleprisen.

Det er til gengæld ikke realistisk at vente, at et modroterende sæt af vinger høster op mod 70% mere energi oven i den energi, der kan genereres med et normalt sæt vinger. Den normal rotor har typisk en effektivitet på måske 46-48%, dvs. den udtrækker denne procentdel af den energi, der er i vinden. Man siger normalt, at man maksimalt kan udtrække cs. 59% af energien fra vinden, og der findes et klassisk bevis af Betz med dette resultat. Rotoren udnytter altså ca. 80% af, hvad der maksimalt kan udnyttes. En ekstra rotor kan maksimalt øge dette til 100%, altså relativt 25% oveni. I praksis vil gevinsten fra et kontraroterende ekstra sæt vinger sandsynligvis være på nogle få procent. Så det kan slet ikke betale sig.

Mvh Henrik Stiesdal

  • 0
  • 0

Tak Henrik for alle omsorgsfulde svar.

Det kan være én ting, som er helt nødvendigt for folks fortsatte tillid til vindkraften.
Det var måske det kk 'glemte' for 50 år siden?

Tak hilser Tyge

  • 0
  • 0

Ja tak; det lægger den lille myte om ekstra energi fra modroterende vinger til hvile!
mvh knud

  • 0
  • 0

Udkrøjning som sekundært sikkerhedssystem blev anvendt på mange af de tidlige mølletyper herhjemme, eksempelvis på Riisager-møllerne helt tilbage i 1970'erne.

Systemet gav mest mening i de første år, hvor møllerne havde fjederbelastede luftbremser i form af drejelige vingetipper. Der indstillede sig en ligevægt mellem omløbstal og luftbremseudfældning, så møllen kørte med en beskeden overhastighed og delvist udfældede bremser. Det kunne den så gøre i lang tid, og i den situation var det bekvemt at få den krøjet ud.

Der var dog også i de tidlige år mange situationer, hvor udkrøjningen svigtede, fordi systemerne var afhængige af, at der var strøm på nettet, eller fordi mekaniske eller elektriske skavanker fik dem til at fejlfungere netop der, hvor der var mest brug for dem.

På et tidspunkt fandt man ud af at lave luftbremserne, så de forblev helt udfældet, når først de var udløst. Så faldt begrundelsen for udkrøjning reelt væk. Dertil kom, at det var en helt generel observation, at løbskkørsler forekom, når der ikke var strøm på nettet. Selve bortfaldet af belastningen på generatoren ved netudfaldet var den klassiske trigger af løbskkørselssituationen, og fordi nettet var væk, virkede krøjemotorerne ikke, når man havde brug for dem.

Jamen så kunne man da lave batterisystemer, eller man kunne… Ja, det er rigtigt, og der er også gennem årene lavet mange opfindelser på området, hvoraf nogle blev implementeret på prototyper og endda også på seriemøller. Men en generel succes har det ikke været, og helt gennemgående må man konstatere, at kæden af aktive komponenter i et udkrøjningssystem har tendens til at blive for lang, og at det ender med at blive urealistisk store, dyre og komplicerede systemer, før der er tilstrækkelig sikkerhed. Og kompleksiteten gør, at den "tilstrækkelige" sikkerhed kan vise sig at være en illusion.

Det er af disse årsager, at man normalt ikke har udkrøjningsssystemer dedikeret som sekundære sikkerhedssystemer.

Det er grundlæggende samme historie med generatoren som bremse. Kæden af systemer har tendens til at blive for lang, og der er forudsætninger, som ofte ikke er opfyldt. Eksempelvis havde sådan et system jo ikke hjulpet på Djursland, hvis det er korrekt, at gearet var defekt.

En af de mest almindelige amerikanske mølletyper fra 1980’erne, og en af de få, som endnu kører i betydeligt antal, var Enertech, en elegant bagløber. Den havde luftbremser på vingespidserne og generatorbremse, ikke med jævnstrøm, men med kondensatormagnetisering og et dumpload, rent faktisk et i princippet helt failsafe system uden behov for aktiv magnetisering. Det virkede fint, næsten altid – men ikke altid. Når noget brændte af, en kondensator, en kontaktor, en bremsemodstand eller noget andet - ja, så løb de løbsk. I høj vind var luftbremserne ikke tilstrækkeligt effektive, og så kunne løbskkørslen få det lidt usædvanlige resultat, at møllen vippede fundamentet op af jorden og lagde sig ned i ét stykke, med fundament og det hele.

Tilbage til nuet: Det rigtige svar er efter min vurdering fortsat: Effektive, fejlsikre luftbremser, og så en sekundær bremse, der kan stå for parkeringen og assistere, hvis pitchsystemet på en eller to vinger svigter.

Mvh Henrik Stiesdal

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten