Aus dem Alltag der Rotorblattüberwachung rechtzeitige...

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Von kleinen und großen Schäden Aus dem Alltag der Rotorblattüberwachung –

Reduktion von Kosten durch

rechtzeitige Erkennung

Dr. John Reimers

Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH

24.

11. November 2015, Linstow

DC-RE/PAC | 11.11.2015 | © Bosch Rexroth AG 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe

sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

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HMU

Sensor

ECU

Monitoring Center

Beschleuningungssensoren erfassen Blattschwingungen

Auswertung des Signals auf Eis und Schäden

Meldung von Abweichungen an WEA und Betreiber

?

Database server

status overview

HMU = Hub Measurement Unit, ECU = Evaluation and Communication Unit

Von kleinen und großen Schäden - aus dem Alltag der Rotorblattüberwachung

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Rohdaten

Messung aller Blätter in Schlag- und Schwenkrichtung

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Schwenkrichtung (edge)

Schlagrichtung (flap)

sec

sec

Accele

ration

Accele

ration

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Messdatenverarbeitung

Zeitdatenanalyse

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Loses Teil in der Nabe

Nabensensor (axial) wird in die Sättigung getrieben

Blattspektren unauffällig

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Defekte Pitchhalterung (Gummipuffer ausgeschlagen)

Drehsynchrone, kurze Impulse im Zeitsignal

Alle Achsen betroffen

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Loses Gestänge Blattspitzenbremse

Drehsynchrone, längere Störungen / Ausschläge im Zeitsignal

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Loses Blattschott

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Blattschott (30 kg) fiel ins Blatt und verklemmte sich

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Loses Blattschott

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Blattschott (30 kg) fiel ins Blatt und verklemmte sich

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Blatt 1 (rot) zeigt

Schläge im Zeitsignal

Messdatenverarbeitung Spektrengenerierung mit FFT

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Edgewise

frequency [Hz]

am

plit

ud

e

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Eisansatz – schädlich für die Anlage?

WEA dreht stark schwankend mit wenig Ertrag trotz starken Winds

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Blattspitzenschaden nach Blitzeinschlag

9 Monate nach Initialereignis

Kleine Stücke der Hülle lösen

sich bei Weiterbetrieb

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Blattspitzenschaden nach Blitzeinschlag

Deviation in spectrum

hardly recognisable

Diffe

ren

ce

to

me

an

sig

nal

ene

rgy o

f a

ll 3

bla

de

s

Zeitraum ca. 1 Jahr

Reparaturzeitpunkt 9 Monate nach Initialereignis Blitzeinschlag

-500

-300

-100

100

300

500

700

900

1.6 1.8 1.10 1.12 31.1 2.4 2.6

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Blattspitzenschaden nach Blitzeinschlag

Diffe

ren

ce

to

me

an

sig

nal

ene

rgy o

f a

ll 3

bla

de

s

Zeitraum ca. 1 Jahr

Lose Teile im Blatt

9 Monate nach Initialereignis Blitzeinschlag

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Lose Teile im Blatt

Kleberreste im Rotorblatt

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Kein Schaden, nur Geräuschentwicklung

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Kleberreste im Rotorblatt

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Spezielkenntnis und Erfahrung

zur Unterscheidung notwendig

Abweichung Blatt 1 (rot)

frequency [Hz]

am

plit

ud

e

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Lose Teile im Blatt

Strukturelle Rotorblattschäden

Stegablösungen im Blatt, nur von innen erkennbar

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Stegablösungen im Blatt

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Abweichung bei Blatt 3

deutlich erkennbar

Strukturelle Rotorblattschäden

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Strukturelle Rotorblattschäden

Weiteres Beispiel einer Stegablösung, hier (zunächst) nicht wachsend

Rot: Blatt 1

Blau: Blatt 2

Grün: Blatt 3

Zeitraum: 2 Wochen

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Alarmschwelle

Strukturelle Rotorblattschäden

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Strukturelle Rotorblattschäden

Aufgeweichtes Holz im Wurzelbereich

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Schwerer Strukturschaden,

versteckt zwischen Blatt und

Nabe, visuell nicht erkennbar

Mit Mess-System sicher

detektierbar

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Strukturelle Rotorblattschäden

Aufgeweichtes Holz im Wurzelbereich

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Blatt 3 (grün) zeigt deutlichen Anstieg

Rotorblatt-Havarien

Abgesprengte Blattspitze (90 kg) nach Blitzschlag

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Schwerer Schaden

extreme Unwucht

WEA lief über drei Stunden weiter

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Abgesprengte Blattspitze (90 kg) nach Blitzschlag

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Schaden mit Mess-System sicher detektierbar

Abschaltung innerhalb von Sekunden möglich

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Rotorblatt-Havarien

Abgesprengte Blattspitze (90 kg) nach Blitzschlag

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Rotorblatt-Havarien

Abschaltung nach 3 Stunden Schadenseintritt

Aerodynamische Unwucht

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1

10

100

1000

10000

0 200 400 600 800 1000

Häu

fig

keit

Amplitude

Häufigkeiten verschiedener Amplituden - Flapwise Schwingung

RBL1 March, whole

RBL1 March 17/18

RBL2 March, whole

RBL2 March 17/18

RBL3 March, whole

RBL3 March 17/18

RBL1 March 10/11

RBL2 March 10/11

RBL3 March 10/11

Hä

ufig

ke

it

Amplitudenhöhe

Blatt 2 unterbelastet

Häufigkeitsanalyse klassierter Amplituden

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Verstärkte Torsion im Triebstrang

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Vor Korrektur

Nach Korrektur

Normalzustand nach

Korrektur der Parameter

wieder hergestellt

Torsionsamplitude ab

ca. 6,5 m/s erhöht,

rasch steigend

wind speed in m/s

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Amplituden waren

10fach überhöht

Getriebeschäden: Planeten-Lagerschaden

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5 10 15 200

50

100

150

200

250

300

Frequenz [Hz]

Am

plit

ude

Vergleich vor / nach Getriebetausch an V19312, RBL3 edge

Lager defekt

Lager i.O.

5 10 15 200

50

100

150

200

250

300

350

400

Frequenz [Hz]

Am

plit

ude

Vergleich vor / nach Getriebetausch an V19312, RBL3 flap

Lager defekt

Lager i.O.

Spektrum edge Spektrum flap

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Getriebeschäden: Wälzlagerschaden

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Drehzahl 0,24 Hz Drehzahl 0,18 Hz

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Getriebeschäden: Zahnradschaden HSS

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Zahneingriffsfrequenz 437 Hz, Seitenbandabstand 20,8 Hz

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Zusammenfassung

Rotorblattschäden treten auf

Rotorblattschäden sind messtechnisch erkennbar

Frühe Erkennung reduziert Reparaturkosten

Schadensabhängig sind Folgeschäden verhinderbar

Rotorblattüberwachung kann CoE verringern

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Practical experience from Condition Monitoring of blades in operations

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