SHM.Blade® – Intelligentes System zur Zustandsüberwachung von Rotorblättern zur Detektion von Strukturschäden, Vereisung und Aerodynamischen Unwuchten

Rotorblätter von Windenergieanlagen sind extremen Umweltbedingungen sowie starken dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt. Gleichzeitig entscheiden sie aber über den Energieertrag und damit maßgeblich über die Wirtschaftlichkeit einer Windenergieanlage. Entstehende Schäden müssen so früh wie möglich erkannt und von normalen Einflüssen aus Umgebung und laufendem Betrieb unterschieden werden. Durch die zu diesem frühen Zeitpunkt noch vergleichsweise kostengünstigen Reparaturmaßnahmen kann gravierenderen Schäden vorgebeugt werden. Stillstandszeiten in Folge von nicht oder zu spät erkannten Schäden sind vermeidbar, der Energieertrag kann erhöht werden. Periodisch wiederkehrende Prüfungen sind für die frühzeitige Detektion von Schäden nicht ausreichend. Eine permanente Überwachung gewährleistet eine höhere Sicherheit.

Die Lösung von Wölfel: SHM.Blade zur Detektion von Strukturschäden

SHM.Blade ist ein in der Praxis erprobtes und vom DNV GL zertifiziertes System, das Strukturschäden an Rotorblättern frühzeitig detektieren kann. Hierzu wird auf einen Referenzzustand zurückgegriffen, der unmittelbar nach Inbetriebnahme von SHM.Blade vollautomatisch und ohne äußeres Zutun für jedes einzelne Rotorblatt individuell bestimmt wird. Eine solche blattspezifische Lernphase gewährleistet trotz fertigungsbedingter Massen- und Steifigkeitstoleranzen eine hohe Schadenssensitivität.

Nach Abschluss der Lernphase werden kontinuierlich Zustandsindikatoren berechnet, die jederzeit Informationen über den aktuellen Blattzustand geben. Mittels eines zweistufigen Warn- und Alarmierungskonzeptes kann die Anlagensteuerung reagieren – Folgeschäden sind dadurch vermeidbar.

Wie rechnet sich eine Wind-Wind-Situation?

Wenn sich zwei der renommiertesten Spezialisten für Structural Health Monitoring von Rotorblättern zusammentun, ergibt das in der Summe ein dickes Plus für alle Betreiber von Windenergieanlagen. Sie werden frühzeitig über Strukturschäden informiert, Wartungsintervalle werden planbarer und Kosten können signifikant reduziert werden. Profitieren Sie jetzt von der innovativen Hardware von Phoenix Contact in Addition mit der hohen Datenanalysekompetenz von Wölfel Wind Systems.

IDD.Blade® – Eiserkennung mit automatischer Wiederanlauffunktion

Vor allem an sogenannten „Cold-Climate“-Standorten entstehen weitere witterungsbedingte Risiken. Behörden fordern, dass eine Windenergieanlage (WEA) bei vorliegender Rotorblatt-Vereisung angehalten werden muss, um das Umfeld vor Eisabwurf zu schützen. Außerdem stellen durch Vereisung bedingte erhöhte Beanspruchungen einen nicht zu unterschätzenden Einfluss auf die Lebensdauer der WEA dar. Die Messung des Schwingverhaltens hat sich als sichere und effiziente Methode zur Eiserkennug erwiesen.

Mit der Option IDD.Blade kann Vereisung zuverlässig erkannt werden

  • Automatische Eiserkennung (auch im Stillstand)
  • Automatisches Abschalten bei Vereisung
  • Automatisches Wiederanlaufen bei Eisfreiheit
    = Reduziertes Risiko des Eisabwurfs

    + Frühzeitige Erkennung von Schäden

Da die Sensoren in den Rotorblättern den tatsächlichen Vereisungszustand direkt erfassen, sind die Ergebnisse wesentlich zuverlässiger als bei einer Beurteilung auf Basis meteorologischer Größen. IDD.Blade reduziert die Stillstandszeiten somit auf die Zeitpunkte tatsächlicher Vereisung.

SHM.Blade zur Detektion von Aerodynamischen Unwuchten

Fast 50 Prozent aller Windenergieanlagen haben unzureichend ausgewuchtete Rotoren. In mindestens 30 Prozent aller Fälle handelt es sich dabei um Aerodynamische Unwuchten. Dadurch ergeben sich stärkere Vibrationen, die zu einer höheren Beanspruchung und damit einem erhöhten Lebensdauerverbrauch von Antriebsstrang, Rotorblättern sowie Turm und Fundament führen. Der aerodynamische Wirkungsgrad und damit auch die erzeugte elektrische Leistung der Windenergieanlage kann sich reduzieren. Zusätzlich können erhöhte Geräuschemissionen auftreten.

Mit Hilfe des von SHM.Blade berechneten Unwuchtindikators können Aerodynamische Unwuchten frühzeitig und präzise erkannt werden. So ist ein schwingungsoptimierter und komponentenschonender Betrieb sichergestellt. Eine Verringerung der Leistung wird vermieden und das Risiko für einen Anlagenstopp reduziert. Durch die integrierte Pitchwinkel-Überwachung wird zusätzlich die Lebensdauer der Antriebsstrangkomponenten und der Tragstrukturen verlängert.

Wissensbibliothek

Das Potenzial eines Windparks bestmöglich ausschöpfen – das ist nicht nur das übergeordnete Ziel von Herstellern und Betreibern, sondern auch im Hinblick auf eine möglichst schnelle Energiewende essenziell. Erfahren Sie in unseren White Papern in den Kategorien Erträge steigern, Inspektionen optimieren und Lebensdauer verlängern, wie Sie die Effizienz Ihrer Windenergieanlagen nachhaltig erhöhen können.

Referenzen

Case Study "Eiserkennung mit IDD.Blade – Keine Ertragsverluste durch unnötigen Stillstand" 347.54 KB
Case Study "Eiserkennung mit IDD.Blade – Keine Ertragsverluste durch unnötigen Stillstand"

Bildet sich Eis an den Rotorblättern einer Windenenergieanlage, muss diese entsprechend der behördlichen Vorgaben abgeschaltet werden, um das Umfeld vor Eisabwurf zu schützen. Kritischer Eisansatz muss also mittels technischer Maßnahmen sicher erkannt werden. Im Windpark Hamwiede war von Beginn an ein meteorologischer Sensor zur Eiserkennung installiert. Es zeigte sich allerdings bereits im ersten Winter, dass die Eisabschaltung sehr unpräzise erfolgte. Fehlalarme und unnötiger Stillstand häuften sich. Das Potenzial des Windparks konnte in den besonders ertragreichen Wintermonaten somit nicht voll ausgeschöpft werden. Erfahren Sie in unserer Case Study, wie die Stillstandszeiten im Windpark Hamwiede mit Hilfe von IDD.Blade® von Wölfel deutlich und sicher reduziert werden konnten.

White Paper "Durch Reduktion von Aerodynamischer Unwucht Erträge maximieren und Schäden reduzieren" 972.01 KB
White Paper "Durch Reduktion von Aerodynamischer Unwucht Erträge maximieren und Schäden reduzieren"

Aerodynamische Unwuchten (AU) führen zu Ertragsverlusten und einer Steigerung der Ermüdungsschäden. Erfahren Sie in diesem White Paper, wie Sie AU identifizieren und deren negative Folgen minimieren. Ein Software-Plugin von SHM.Blade® bzw. IDD.Blade® liefert die dafür notwendigen Schwingungsdaten.


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Wir unterstützen Sie gerne beim Lösen Ihrer Aufgabe rund um „Schwingungen von Windenergieanlagen“ und beraten Sie bei Fragen zu unserem System- und Dienstleistungsangebot in den Bereichen Structural Health Monitoring, Schwingungsminderung, Schall und Lärm sowie Strukturdesign.

Timo Klaas

Dipl.-Ing. Bernd Wölfel

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