Reliability-Based Design and Planning of Inspection and Monitoring of Offshore Wind Turbines

Sergio Marquez-Dominguez

    Publikation: Ph.d.-afhandling

    Abstract

    Fastholdelse og udvikling af en bæredygtig vindindustri er den vigtigste motivation for denne ph.d.-afhandling med titlen "Pålidelighedsbaseret design og planlægning af inspektioner og kontrol af havvindmøller". I denne afhandling er statistiske metoder og sandsynlighedsteori vigtige matematiske værktøjer, der anvendes til at estimere og modellere de belastninger, der påvirker styrken af fundamenter til vindmøller. Pålidelighedsmetoder (FORM/SORM) er anvendt til at bestemme sandsynligheden for svigt i både onshore og offshore vindmøller. Tekniske og økonomiske strategier præsenteres til at finde en optimal balance mellem omkostningerne af subsktrukturerne og den årlige vindenergiproduktion samt at maksimere benefits ved passende konfiguration af kontrolsystemer, som således kan øge materiale besparelser i subsktrukturerne. Det overordnede mål er at reducere prisen for energien / cost of energy (CoE) og samtidigt inkludere hele livscyklus for havvindmøllerne, samt sikre et acceptabelt sikkerhedsniveau.

    De probabilistiske metoder relaterer til og benytter den ekspertise, der er udviklet i olie- og gas industrien. Ekspertisen kan anvendes i vindindustrien til at optimere det strukturelle design med hensyn til udmattelse. Forbedringer kan opnås ved at formulere design og limit state ligninger (LSE) til anvendelse i konstruktionselementer i stål og armeret beton i fundamenter for både nye og eksisterende vindmøller. Disse design og limit state ligninger kan formuleres under hensyntagen til en kompleks belastningsinteraktion fra kontrolsystem og naturlaster, dvs. vind og bølger. Denne belastningsinteraktion har en væsentlig indflydelse på den dynamiske opførsel samt på udmattelse af de bærende konstruktionsdele, og derved påvirker deres sikkerhed og stabilitet.

    Til opsummering så kan vind, strøm og bølgebelastninger betragtes som stokastiske processer, der kan resultere i udmattelse i havvindmøllers bærende konstruktionsdele. Stål og armerede betonelementer kan indeholde revner og defekter på grund af udmattelse. I dette projekt koncentreres om udvikling af metoder, der anvendes for stål og armerede beton havvindmølle fundamenter med det formål at forbedre design, reducere strukturelle omkostninger.

    Indenfor de seneste år har vindenergi industrien startet på at anvende risiko og pålidelighedsbaseret inspektionsplanlægning (RBI) som en metode, der er baseret på Bayesiansk beslutningsteori sammen med strukturel pålidelighedsanalyse til at identificere optimale strategier til inspektion og kontrol af udmattelsesproblemer i havvindmøllers bærende konstruktioner.
    OriginalsprogEngelsk
    UdgivelsesstedAalborg
    Udgiver
    StatusUdgivet - 2013

    Emneord

    • Offshore Wind Turbines
    • Sustainable Design
    • Reliability
    • Inspection
    • Probability
    • Failure
    • Costs

    Fingeraftryk

    Dyk ned i forskningsemnerne om 'Reliability-Based Design and Planning of Inspection and Monitoring of Offshore Wind Turbines'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

    Citationsformater