SHM.Blade – Intelligentes System zur Zustandsüberwachung von Rotorblättern zur Detektion von Strukturschäden, Aerodynamischen Unwuchten sowie Eiserkennung
Rotorblätter von Windenergieanlagen sind extremen Umweltbedingungen und starken dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt. Gleichzeitig entscheiden sie aber über den Energieertrag und damit maßgeblich über die Wirtschaftlichkeit einer Windenergieanlage. Entstehende Schäden müssen daher so früh wie möglich erkannt und von regulären Einflüssen aus Umgebung und laufendem Betrieb unterschieden werden. Durch die zu diesem frühen Zeitpunkt noch vergleichsweise kostengünstigen Reparaturmaßnahmen kann gravierenderen Schäden vorgebeugt werden.
Dies minimiert Stillstandszeiten und maximiert den Energieertrag. Periodisch wiederkehrende Prüfungen reichen für die rechtzeitige Schadensdetektion jedoch nicht aus. Eine permanente Überwachung gewährleistet eine höhere Sicherheit.
Vollständige Systemintegration vs. Softwarelösung: Der Unterschied zwischen SHM.Blade SHM.App-on Blade im Vergleich
SHM.Blade ist ein vollständig integriertes System zur Zustandsüberwachung von Rotorblättern und vereint drei zentralen Funktionen:
Detektion von
Strukturschäden
Erkennung von
Vereisung (IDD.Blade)
Identifikation von
aerodynamischen Unwuchten
Die Kombination aus robuster Hardware, darunter insbesondere Sensoren zur Datenerfassung, und leistungsstarker Software ermöglicht eine präzise Analyse, die Schäden und Unregelmäßigkeiten frühzeitig erkennt. SHM.App-on Blade bietet den gleichen Analyseumfang, jedoch als rein softwarebasierte Lösung. Sie lässt sich flexibel in bestehende Monitoringplattformen integrieren und nutzt bestehende Sensoren zur Datenerfassung.
Die Funktionen von SHM.Blade im Überblick
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.
Das Feature nutzt patentierte Datenanalysetechniken zur hochsensitiven und schnellen Erkennung von Steifigkeitsverlusten, die die strukturdynamischen Eigenschaften der Rotorblätter beeinflussen. Durch das zweistufige Warn- und Alarmsystem kann die Turbinensteuerung frühzeitig eingreifen und Folgeschäden zuverlässig verhindern.
SHM.Blade zur zuverlässigen Eiserkennung mit automatischer Wiederanlauffunktion (IDD.Blade®)
Vor allem an sogenannten „Cold-Climate“-Standorten entstehen weitere witterungsbedingte Risiken. Behörden schreiben vor, dass Windenergieanlagen (WEA) bei vorliegender Rotorblatt-Vereisung angehalten werden müssen, um das Umfeld vor Eisabwurf zu schützen. Dies ist vor allem bei Onshore-Anlagen von Bedeutung, da dort Menschen, Tiere oder Infrastrukturen gefährdet sein können. Darüber hinaus führt die Vereisung zu erhöhten Belastungen, die die Lebensdauer der WEA erheblich beeinflussen können. Die Messung des Schwingverhaltens hat sich als sichere und effiziente Methode zur Eiserkennung bewährt.
Verbesserte Algorithmen ermöglichen eine noch zuverlässigere und sensitivere Eiserkennung. Das Feature ist nun robuster gegenüber kurzfristigen Sensordatenlücken und verfügt über einen Vertrauensindikator zur Echtzeitbewertung der Datenzuverlässigkeit.
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.
- Automatische Eiserkennung (auch im Stillstand)
- Automatisches Abschalten bei Vereisung
- Automatisches Wiederanlaufen bei Eisfreiheit
= Reduziertes Risiko des Eisabwurfs
SHM.Blade zur Detektion von aerodynamischen Unwuchten
Nahe 50 Prozent aller Windenergieanlagen haben unzureichend ausgewuchtete Rotoren. In mindestens 30 Prozent aller Fälle handelt es sich dabei um aerodynamische Unwuchten. Diese führen zu stärkeren Vibrationen, die eine höhere Beanspruchung und damit einen erhöhten Lebensdauerverbrauch von Antriebsstrang, Rotorblättern sowie Turm und Fundament verursachen. Gleichzeitig können der aerodynamische Wirkungsgrad und damit auch die erzeugte elektrische Leistung der Windenergieanlage sinken und erhöhte Geräuschemissionen auftreten.
Mit Hilfe des von SHM.Blade berechneten Unwuchtindikators lassen sich aerodynamische Unwuchten frühzeitig und präzise erkennen. 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 zudem die Lebensdauer der Antriebsstrangkomponenten und der Tragstrukturen deutlich verlängert.
Das Feature erkennt Fehlausrichtungen von weniger als 1° und ermöglicht dadurch proaktive Anpassungen zur Optimierung der Turbinenleistung. Durch die Unterscheidung zwischen geringfügigen und erheblichen Ungleichgewichten trägt das dazu bei, sowohl erhöhte strukturelle Belastungen als auch Effizienzverluste zu minimieren.
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.
Kontaktieren Sie uns gerne persönlich
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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.
Wirtschaftsingenieurwesen in dualem Studium an der Berufsakademie Osnabrück
Bachelor of Engineering (B.Eng.)
Let the wind do its job!
Ein Familienunternehmen aus Kolleginnen und Kollegen mit so tiefem Fachwissen, dass wir mit den international führenden OEMs der Windindustrie auf Augenhöhe arbeiten können.
Sehr breites Arbeitsfeld mit der Möglichkeit Dinge anzupacken und umzusetzen.
Tolle Kolleginnen und Kollegen mit Spaß und Freude.
Cooler Standort in Hamburg :-)
Bauingenieurwesen, TU Berlin
Dipl.-Ing.
WAB e.V.
„Wege entstehen dadurch, dass man sie geht.“ (Franz Kafka)
Eigenverantwortlich in einem flexiblen, hoch innovativen Unternehmen zu arbeiten, das auch einen kleinen Beitrag zur Energiewende leistet.
Sales Engineering and Product Management an der Ruhr-Universität Bochum
Master of Science (M.Sc.)
Das kollegiale, freundliche und faire Miteinander, die absolute Hilfsbereitschaft sämtlicher Kolleginnen und Kollegen sowie das echte Gefühl, mit allen an einem Strang zu ziehen. Dazu kommen das starke Unternehmens-Know-how, der immense Abwechslungsreichtum und die dadurch von selbst entstehende Freude an der Arbeit.
Wirtschaftsingenieurwesen an der FH Westküste in Heide
Bachelor of Science (B.Sc.)
"The secret of success is to do the common thing uncommonly well." – John D. Rockefeller Jr.
In einem innovativen Unternehmen zu arbeiten, das gemeinsam Lösungen für eine nachhaltige Zukunft entwickelt. Als Berufseinsteiger schätze ich besonders die freundlichen und hilfsbereiten Kolleginnen und Kollegen. Zudem bietet Wölfel ein vielseitiges Arbeitsumfeld, in dem spannende Projekte zusammen mit dem Kunden gestaltet und erfolgreich umgesetzt werden.
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