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2023 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 21K04361
研究機関明治大学

研究代表者

富澤 徹弥  明治大学, 理工学部, 専任准教授 (30774773)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード風力発電 / 風力発電設備支持物 / 制振 / TMD / 実測 / 累積損傷度
研究実績の概要

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た。本研究の成果は次のとおりである。
1. 実存する風力発電設備のタワー部において,加速度センサーを設置し,タワー各点における応答加速度を計測した。測定対象は,福岡県北九州市に建設されているタワー高さ67mの風力発電設備支持物とし,加速度センサーは概ね高さ20mごとに計4箇所に設置し,風速および風向はSCADAデータから取得した。計測は毎時00分および30分から5分間の計測を長期間行い,設備の健全性診断,余寿命評価に資するデータを取得した。
2. 取得したデータから,日常的な発電時の風速と,その風圧力により生じるタワー各点の振動レベル(加速度)との関係性を明らかにした。また,計測対象とした風力発電設備支持物の振動特性を分析し,計測した風力発電設備支持物の固有振動数および減衰定数を算出し,実測値を基にした時刻歴応答解析モデルを構築した。
3. 構築したモデルにおいて,時刻歴応答解析を実施し,TMDによる振動低減効果の検証を行った。1箇所当たりのTMDの容量を小さくし,多点配置することによる振動低減効果について検証した。具体的には,TMDの質量や設置位置が,発電時の風外力により生じるタワーの加速度応答および変位応答に与える影響について明らかにし,効果的な振動低減のための多点TMD制御の方法について,質量比や配置の観点から検証した。
4. これまでの検討を踏まえ,実存する風力発電設備に効果的なTMDの要求性能(質量やストローク等)を明らかにし,実際の設置に供するTMDの開発に資する結果を得た。これらにより,風力発電設備支持物に対するTMD制御の活用の可能性を明確に示し,風力発電設備支持物の低サイクル疲労の抑制を行った。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] A STUDY ON RESPONSE REDUCTION EFFICACY OF MULTIPLE TMDs BASED ON MEASURED WIND LOAD ON WIND POWER GENERATION EQUIPMENT SUPPORTS2023

    • 著者名/発表者名
      TOMIZAWA Tetsuya、MATSUNAMI Kana、BABA Atsushi
    • 雑誌名

      AIJ Journal of Technology and Design

      巻: 29 ページ: 91~96

    • DOI

      10.3130/aijt.29.91

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 風力発電設備支持物の実測応答調査研究 運転開始後20 年を迎える設備の余寿命評価に向けて2023

    • 著者名/発表者名
      富澤徹弥
    • 雑誌名

      Strec協会ニュース

      巻: 68 ページ: 3~13

  • [学会発表] 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―2023

    • 著者名/発表者名
      松浪加奈, 富澤徹弥
    • 学会等名
      日本建築学会大会
  • [学会発表] 実測に基づく風力発電設備支持物の余寿命予測に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      髙橋恵介, 富澤徹弥, 高橋俊太, 松浪加奈
    • 学会等名
      日本建築学会大会
  • [備考] 風車実測in北九州

    • URL

      https://kenchiku-kozo1004.site/experiment2021-windmill/

  • [備考] 風車実測in北九州vol.2

    • URL

      https://kenchiku-kozo1004.site/experiment2022-windmil/

  • [備考] 風車実測in北九州vol.3

    • URL

      https://kenchiku-kozo1004.site/experiment2023-windmil/

  • [備考] (株)構造計画研究所にて研究報告会&親睦会が行われました

    • URL

      https://kenchiku-kozo1004.site/visit2022-kke/

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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