Studi Pengaruh Penambahan Tuned Mass Damper (TMD) Terhadap Respon Dinamis Model Turbin Angin dengan Variasi Struktur Tower

Wilujeng, Auliana Diah (2018) Studi Pengaruh Penambahan Tuned Mass Damper (TMD) Terhadap Respon Dinamis Model Turbin Angin dengan Variasi Struktur Tower. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
02111650050006-Master_Thesis.pdf - Accepted Version

Download (3MB) | Preview

Abstract

Turbin angin merupakan salah satu fasilitas untuk mengubah energi angin menjadi energi listrik. Banyak kasus kegagalan yang terjadi pada turbin angin, salah satunya adalah kelelahan akibat getaran. Salah satu upaya mengurangi adanya getaran adalah dengan meletakkan suatu massa di puncak tower (nacelle), atau biasa disebut dengan Tuned Mass Damper (TMD). Penelitian tentang pengaruh TMD telah banyak dilakukan dengan cara memvariasikan massa TMD, namun belum ada yang melakukan variasi pada struktur tower turbin. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengujian eksperimen mengenai pengaruh pemberian TMD pada turbin angin skala lab dengan variasi struktur bentuk tower, kemudian hasil dari eksperimen dibandingkan dengan hasil simulasi menggunakan Mathlab. Penelitian ini diawali dengan menyimulasikan keadaan turbin angin sebenarnya dan mendapatkan besar gaya yang diterima di pondasi turbin angin. Dengan skala 1/60 maka dibangunlah meja getar sebagai eksitasi yang digunakan untuk alat uji turbin angin. Kemudian membangun turbin angin skala lab, dengan perbandingan massa tower:massa nacelle:massa TMD adalah 1:0,333:0,027. Variasi yang dilakukan diantaranya variasi frekuensi, variasi ka dan ma, serta variasi bentuk tower. Variasi frekuensi yang dilakukan adalah 3 Hz (kecepatan angin rata-rata), 9 Hz (salah satu frekuensi natural sistem), 12 Hz dan 15 Hz (mewakili kecepatan angin yang sangat kencang seperti puting beliung serta bencana alam seperti gempa angin. Variasi ka yang dilakukan adalah 0,8% kt, 1% kt, 2% kt sedangkan variasi ma yang dilakukan adalah 5% mn, 7% mn, dan 9% mn. Variasi tower yaitu diantaranya tower lurus, tower bertingkat, dan tower taper. Setelah model eksperimen berhasil dibangun, pengambilan data baru dapat dilakukan. Hasil yang diperoleh dari eksperimen dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dari simulasi. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah adanya pengaruh penambahan TMD terhadap respon dinamis, yaitu 2,85% untuk massa meja getar dan 0,71% untuk massa tower & nasel. Selain itu, dari hasil simulasi, dengan memvariasikan frekuensi, didapatkan bahwa tingkat keefektifan penambahan TMD paling baik terjadi saat sistem bekerja pada frekuensi 3 Hz. Besarnya persen keefektifannya adalah 13,114% untuk massa meja getar dan 9,217% untuk massa tower & nasel. Disamping itu besar eror yang terjadi antara hasil eksperimen dan simulasi rata-rata lebih dari 5%. ============================================================================================== Wind turbine is one of the facilities to convert wind energy into electrical energy. Many cases of failure that occur in wind turbines, one of which is the fatigue caused by vibration. One effort to reduce the vibration is to put a mass at the top of the tower (nacelle), or commonly called the Tuned Mass Damper (TMD). Research on the effects of TMD has been largely done by varying the mass of TMD, but no one has done variations on the tower structure of the turbine. Therefore, experimental testing on the effect of giving TMD on wind turbine of lab scale with variation of tower form structure, then result of experiment compared with result of simulation using Mathlab. This research begins by simulating the true state of the wind turbine and obtaining the great force received in the wind turbine foundation. With a scale of 1/60 then built a shaking table as an excitation used for wind turbine test equipment. Then build the lab scale wind turbine, with the tower mass ratio: nacelle mass: TMD mass is 1: 0.333: 0.027. Variations made include variations in frequency, variation of ka and ma, and variations of tower form. Variations in frequency are 3 Hz (average wind speed), 9 Hz (one of the system's natural frequencies), 12 Hz and 15 Hz (represents very strong wind speeds such as tornadoes and natural disasters such as wind quakes). The variations of ka is done are 0.8% kt, 1% kt, 2% kt whereas the variations of ma is done are 5% mn, 7% mn and 9% mn. The variation of tower ie straight tower, tiered tower and taper tower. After model experiments successfully built, new data retrieval can be done. The results obtained from the experiments compared with the results from the simulation. The result of this research is the effect of TMD addition to dynamic response, ie 2.85% for vibratory table mass and 0.71% for tower & nacelle mass. In addition, from the simulation results, by varying the frequency, it was found that the level of effectiveness of TMD addition works best when the system works at 3 Hz. The percentage of effectiveness is 13.114% for shaking table mass and 9.217% for mass tower & nacelle. Beside that, there is big error between experiment result and simulation average more than 5%.

Item Type: Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords: Tuned Mass Damper (TMD), Absorber, Turbin Angin, Tower Turbin Angin
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ828 Wind turbines
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User: Wilujeng Auliana Diah
Date Deposited: 21 Jul 2021 22:35
Last Modified: 21 Jul 2021 22:35
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/57398

Actions (login required)

View Item View Item