Phân tích ứng xử động của móng cọc đơn khi cánh quạt của trụ điện gió bị gãy
Email:
quanhv_ph@utc.edu.vn
Từ khóa:
điện gió, gãy cánh quạt, móng cọc đơn, phản ứng động, song phẳng
Tóm tắt
Do tính chất quan trọng trong khai thác mà các công trình điện gió thường được thiết kế với mức độ an toàn và tin cậy gần như tuyệt đối. Tuy nhiên, các sự cố bất thường, như gãy cánh quạt trong quá trình khai thác, vẫn có thể xảy ra. Bài báo phân tích ứng xử động của móng cọc đơn do sự cố gãy cánh quạt điện gió gây ra. Lực và mô-men phát sinh do cánh quạt bị gãy được tổ hợp đến đỉnh móng, các giá trị này rất lớn vì trụ tháp cao và cánh quạt nặng. Bài báo đề xuất một mô hình giản đơn để phân tích cho móng cọc đơn. Mô hình này là một thanh cứng tuyệt đối, có chuyển động tính tiến ngang và xoay của vật rắn chuyển động song phẳng. Chuyển động của mô hình móng được mô tả bằng hệ phương trình vi phân vật chuyển động song phẳng và tích phân bằng công cụ Matlab-Simulink. Trong tính toán số, bài báo khảo sát trụ điện gió có công suất 5 MW đặt trên hệ móng cọc đơn với đất nền nhiều lớp. Chuyển vị ngang và góc xoay theo thời gian của mô hình móng được lượng hóa tương ứng với bốn trường hợp cánh quạt bị gãy. Giá trị cực đại của các phản ứng có độ lệch lớn nhất là 7,01% khi so sánh với kết quả phân tích từ phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm FP-MultipierTài liệu tham khảo
[1]. F. Porte-Agel, M. Bastankhah, S. Shamsoddin, Wind-turbine and wind-farm flows: A review, Boundary-layer meteorology, 174 (2020) 1-59. https://doi.org/10.1007/s10546-019-00473-0
[2]. Offshore Wind farms in Vietnam. https://www.4coffshore.com/windfarms/, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[3]. Thêm một số dự án điện gió được công nhận vận hành thương mại, https://moit.gov.vn/tin-tuc/phat-trien-nang-luong/them-mot-so-du-an-dien-gio-duoc-cong-nhan-van-hanh-thuong-mai.html, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[4]. P. Tavner, C. Edwards, A. Brinkman, F. Spinato, Influence of wind speed on wind turbine reliability, Wind Engineering, 30 (2006) 55-72. https://doi.org/10.1260/030952406777641441
[5]. J. Linsday, D. Briand, R.R. Hill, J.A. Stinebaugh, A. S. Benjamin, Wind turbine reliability: A database and analysis approach, Sandia National Laboratories, United States, 2008. https://doi.org/10.2172/1028916
[6]. K. Alewine, W. Chen, A review of electrical winding failures in wind turbine generators, IEEE Electrical Insulation Magazine, 28 (2012) 8-13. https://doi.org/10.1109/MEI.2012.6232004
[7]. J.M.P. Pérez, F.P.G. Márquez, A. Tobias, M. Papaelias, Wind turbine reliability analysis. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 23 (2013) 463-472. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.03.018
[8]. J.S. Chou, C.K. Chiu, I. K. Huang, K.N. Chi, Failure analysis of wind turbine blade under critical wind loads, Engineering Failure Analysis, 27 (2013) 99-118. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2012.08.002
[9]. G.J.W. Van Bussel, M.B. Zaaijer, Reliability, availability and maintenance aspects of large-scale offshore wind farms, a concepts study, in Proceedings of MAREC, 2001, U.K. Institute of Marine Engineers, pp.119-126.
[10]. D. McMillan, G.W. Ault, Towards quantification of condition monitoring benefit for wind turbine generators, in European Wind Energy Conference & Exhibition, 2007, Strathprints, pp.1-11.
[11]. E. Koutoulakos, Wind turbine reliability characteristics and offshore availability assessment, Master's thesis, TU Delft, 2008.
[12]. F. Spinato, P.J. Tavner, G.J.W. Van Bussel, E. Koutoulakos, Reliability of wind turbine subassemblies, IET Renewable Power Generation, 3 (2009) 387-401. https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2008.0060
[13]. Hiện trường vụ gãy cánh quạt điện gió ở Gia Lai, https://tienphong.vn/hien-truong-vu-gay-canh-quat-dien-gio-o-gia-lai-post1633159.tpo#&gid=1&pid=1, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[14]. Điểm lại những sự cố cánh quạt điện gió bị rơi ở miền Tây, https://dantri.com.vn/xa-hoi/diem-lai-nhung-su-co-canh-quat-dien-gio-bi-roi-o-mien-tay-20240302180047398.htm, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[15]. P.J. Schubel, R.J. Crossley, Wind turbine blade design, Energies, 5 (2012) 3425-3449. https://doi.org/10.3390/en5093425
[16]. W. Carswell, J. Johansson, F. Løvholt, S.R. Arwade, Foundation damping and the dynamics of offshore wind turbine monopiles, Renewable Energy, 80 (2015) 724-736. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.02.058
[17]. A.M. Page, K.S. Skau, H.P. Jostad, G.R. Eiksund, A new foundation model for integrated analyses of monopile-based offshore wind turbines, Energy Procedia, 137 (2017) 100-107. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.10.337
[18]. S. Aasen, A.M. Page, K. Skjolden Skau, T.A. Nygaard, Effect of foundation modelling on the fatigue lifetime of a monopile-based offshore wind turbine, Wind Energ. Sci., 2 (2017) 361–376. https://doi.org/10.5194/wes-2-361-2017
[19]. G. Gazetas, Foundation Vibrations, in H.Y. Fang, (Eds), Foundation Engineering Handbook, Springer, Boston, (1991) 553-593. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-5271-7_15
[20]. H.V. Quân, T.H. Thiệp, Đề xuất giải pháp phân tích ứng xử động của móng cọc đơn trụ điện gió xa bờ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ-Đại học Thái Nguyên, 227 (2022) 223–230. https://doi.org/10.34238/tnu-jst.6280
[21]. J. Jonkman, S. Butterfield, W. Musial, G. Scott, Definition of a 5-MW reference wind turbine for offshore systems development, No. NREL/TP-500-38060, National Renewable Energy Lab, Golden CO, U.S., 2009. https://doi.org/10.2172/947422
[22]. W. Song, C. Sun, Y. Zuo, V. Jahangiri, Y. Lu, Q. Han, Conceptual study of a real-time hybrid simulation framework for monopile offshore wind turbines under wind and wave loads, Frontiers in Built Environment, 6 (2020) 1-20. https://doi.org/10.3389/fbuil.2020.00129
[23]. Cánh quạt điện gió bị gãy 'có thể do lỗi thiết kế', https://vnexpress.net/canh-quat-dien-gio-bi-gay-co-the-do-loi-thiet-ke-4393436.html, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[24]. Nhà đầu tư nói gì về việc cánh quạt điện gió bị rơi?, https://dantri.com.vn/xa-hoi/nha-dau-tu-noi-gi-ve-viec-canh-quat-dien-gio-bi-roi-20211123201110172.htm#&gid=1&pid=1, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[25]. A.K. Chopra, Dynamics of structures, first ed., Prentice Hall, New Jersy, 1995.
[2]. Offshore Wind farms in Vietnam. https://www.4coffshore.com/windfarms/, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[3]. Thêm một số dự án điện gió được công nhận vận hành thương mại, https://moit.gov.vn/tin-tuc/phat-trien-nang-luong/them-mot-so-du-an-dien-gio-duoc-cong-nhan-van-hanh-thuong-mai.html, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[4]. P. Tavner, C. Edwards, A. Brinkman, F. Spinato, Influence of wind speed on wind turbine reliability, Wind Engineering, 30 (2006) 55-72. https://doi.org/10.1260/030952406777641441
[5]. J. Linsday, D. Briand, R.R. Hill, J.A. Stinebaugh, A. S. Benjamin, Wind turbine reliability: A database and analysis approach, Sandia National Laboratories, United States, 2008. https://doi.org/10.2172/1028916
[6]. K. Alewine, W. Chen, A review of electrical winding failures in wind turbine generators, IEEE Electrical Insulation Magazine, 28 (2012) 8-13. https://doi.org/10.1109/MEI.2012.6232004
[7]. J.M.P. Pérez, F.P.G. Márquez, A. Tobias, M. Papaelias, Wind turbine reliability analysis. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 23 (2013) 463-472. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.03.018
[8]. J.S. Chou, C.K. Chiu, I. K. Huang, K.N. Chi, Failure analysis of wind turbine blade under critical wind loads, Engineering Failure Analysis, 27 (2013) 99-118. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2012.08.002
[9]. G.J.W. Van Bussel, M.B. Zaaijer, Reliability, availability and maintenance aspects of large-scale offshore wind farms, a concepts study, in Proceedings of MAREC, 2001, U.K. Institute of Marine Engineers, pp.119-126.
[10]. D. McMillan, G.W. Ault, Towards quantification of condition monitoring benefit for wind turbine generators, in European Wind Energy Conference & Exhibition, 2007, Strathprints, pp.1-11.
[11]. E. Koutoulakos, Wind turbine reliability characteristics and offshore availability assessment, Master's thesis, TU Delft, 2008.
[12]. F. Spinato, P.J. Tavner, G.J.W. Van Bussel, E. Koutoulakos, Reliability of wind turbine subassemblies, IET Renewable Power Generation, 3 (2009) 387-401. https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2008.0060
[13]. Hiện trường vụ gãy cánh quạt điện gió ở Gia Lai, https://tienphong.vn/hien-truong-vu-gay-canh-quat-dien-gio-o-gia-lai-post1633159.tpo#&gid=1&pid=1, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[14]. Điểm lại những sự cố cánh quạt điện gió bị rơi ở miền Tây, https://dantri.com.vn/xa-hoi/diem-lai-nhung-su-co-canh-quat-dien-gio-bi-roi-o-mien-tay-20240302180047398.htm, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[15]. P.J. Schubel, R.J. Crossley, Wind turbine blade design, Energies, 5 (2012) 3425-3449. https://doi.org/10.3390/en5093425
[16]. W. Carswell, J. Johansson, F. Løvholt, S.R. Arwade, Foundation damping and the dynamics of offshore wind turbine monopiles, Renewable Energy, 80 (2015) 724-736. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.02.058
[17]. A.M. Page, K.S. Skau, H.P. Jostad, G.R. Eiksund, A new foundation model for integrated analyses of monopile-based offshore wind turbines, Energy Procedia, 137 (2017) 100-107. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.10.337
[18]. S. Aasen, A.M. Page, K. Skjolden Skau, T.A. Nygaard, Effect of foundation modelling on the fatigue lifetime of a monopile-based offshore wind turbine, Wind Energ. Sci., 2 (2017) 361–376. https://doi.org/10.5194/wes-2-361-2017
[19]. G. Gazetas, Foundation Vibrations, in H.Y. Fang, (Eds), Foundation Engineering Handbook, Springer, Boston, (1991) 553-593. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-5271-7_15
[20]. H.V. Quân, T.H. Thiệp, Đề xuất giải pháp phân tích ứng xử động của móng cọc đơn trụ điện gió xa bờ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ-Đại học Thái Nguyên, 227 (2022) 223–230. https://doi.org/10.34238/tnu-jst.6280
[21]. J. Jonkman, S. Butterfield, W. Musial, G. Scott, Definition of a 5-MW reference wind turbine for offshore systems development, No. NREL/TP-500-38060, National Renewable Energy Lab, Golden CO, U.S., 2009. https://doi.org/10.2172/947422
[22]. W. Song, C. Sun, Y. Zuo, V. Jahangiri, Y. Lu, Q. Han, Conceptual study of a real-time hybrid simulation framework for monopile offshore wind turbines under wind and wave loads, Frontiers in Built Environment, 6 (2020) 1-20. https://doi.org/10.3389/fbuil.2020.00129
[23]. Cánh quạt điện gió bị gãy 'có thể do lỗi thiết kế', https://vnexpress.net/canh-quat-dien-gio-bi-gay-co-the-do-loi-thiet-ke-4393436.html, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[24]. Nhà đầu tư nói gì về việc cánh quạt điện gió bị rơi?, https://dantri.com.vn/xa-hoi/nha-dau-tu-noi-gi-ve-viec-canh-quat-dien-gio-bi-roi-20211123201110172.htm#&gid=1&pid=1, truy cập ngày 05 tháng 5 năm 2024
[25]. A.K. Chopra, Dynamics of structures, first ed., Prentice Hall, New Jersy, 1995.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
06/05/2024
Nhận bài sửa
24/07/2024
Chấp nhận đăng
08/08/2024
Xuất bản
15/08/2024
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Huỳnh Văn, Q. (1723654800). Phân tích ứng xử động của móng cọc đơn khi cánh quạt của trụ điện gió bị gãy. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 75(6), 1988-1999. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.6.5
Số lần xem tóm tắt
142
Số lần xem bài báo
83
