Detektion von Schäden am Rotor
18. Windenergietage12. September 2009, Hafendorf
Rheinsberg
Dr. John ReimersIGUS ITS GmbH Dresden
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Agenda
Risiken später Schadenerkennung Frühzeitige Schadenerkennung mit EigenfrequenzanalyseRotorblattschäden: BeispieleÖkonomische Aspekte
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Risiken später Schadenserkennung
Schäden wachsen Reparaturkosten steigenBei Strukturschäden drohen Turmberührung und Folgeschäden sowie BlattverlustNach Blitzschäden können Blattteile abfallen
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Systemarchitektur
W ind Pow er P lant
Hub M easurem ent U nit "HM U" Eva lua t ion andCom m unica t ion U nit "EC U"
V isua lisa t ion S ys tem "V IS "
C ustom er Server (Custom er and /or IG U S-IT S)
Datab ase Server "D BS"
RB L 1
RB L 2
RB L 3
W LA N W LA N L A N
W A N W A N L A NWe b-
B r o w s e r D B S
E C UHM U
E-m a il SM S
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Rotorblattsensor
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Nabenrechner HMU
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Zeitsignal edgewise (WEA in Betrieb)
zsk1
-100
-50
0
50
100
150
1
438
875
1312
1749
2186
2623
3060
3497
3934
4371
4808
5245
5682
6119
6556
6993
7430
7867
8304
8741
9178
9615
1005
2
1048
9
1092
6
1136
3
1180
0
1223
7
1267
4
1311
1
1354
8
1398
5
1442
2
1485
9
1529
6
1573
3
1617
0
zsk1
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Zeitsignal flapwise (WEA in Betrieb)
zsK3-23.04.04
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
1
439
877
1315
1753
2191
2629
3067
3505
3943
4381
4819
5257
5695
6133
6571
7009
7447
7885
8323
8761
9199
9637
1007
5
1051
3
1095
1
1138
9
1182
7
1226
5
1270
3
1314
1
1357
9
1401
7
1445
5
1489
3
1533
1
1576
9
1620
7
zsK3
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Auswerterechner ECU
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Web-Visualisierung VIS
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Reales Spektrum (10 – 100 Hz)
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Drei Blätter einer WEA (1 – 10 Hz)
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Schnittstelle zur Maschinensteuerung
64-Bit BLADEcontrol Statusvektor:
Je Auswerteprozess jeweils ein Bit für Auswertung erfolgt, Voralarm, Abschaltalarm.Bits für Gültigkeit externer DatenJe vier Bits für Netzwerkstatus und Betriebsstatus Sammelmeldungen für Auswertung erfolgt, Voralarm, Abschaltalarm.
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Längsriss Übergang Wurzel - Hinterkante
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Längsriss Übergang Wurzel – Hinterkante– Spektrum –
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Starker Schaden an der Struktur von RBL 2 (flap)
Rotorblatt 1
Rotorblatt 2Rotorblatt 1
Rotorblatt 3
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Starker Schaden an der Struktur von RBL 2 (edge)
Peakverschiebungen von RBL 2 im Bereich zwischen 6 Hz und 8 HzÜberlagerte Oberwelle kaum ausgeprägt
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Ungeschädigt
Erster Schritt
Zweiter Schritt
Stegablösung
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Querrisse Hinterkante
Hinterkantenrisse
unverändertes Basisspektrum 0 – 50 Hz
VeränderungenSpektrum 150 – 300 Hz
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Unbekannte Veränderung am RBL:Vor Inspektion
Deutliche Überlagerung durch eine StörfrequenzPeaks kaum ausgeprägt
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Unbekannte Veränderung am RBL: Nach Inspektion
Spektrum normalisiert, alle Peaks klar erkennbarEs wurde keine Veränderung am Blatt selbst vorgenommenWahrscheinliche Ursache: Blattlagerspiel
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Übersteuernder Nabensensor
Sensor wird in die Sättigung getriebenKeine Veränderungen in den BlattspektrenUrsache: In der Nabe vagabundierendes Teil
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Defekte Pitchhalterung
Drehsynchrone Nadeln (Impulse) im ZeitsignalAlle Achsen betroffenUrsache: Gummipuffer ausgeschlagen
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Loses Gestänge
Spektrum komplett zerstörtZeitsignal zeigt drehsynchrone AusschlägeUrsache: Gestänge der Blattspitzenbremse lose, klappert im Umlauf
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Schadenerkennung mit Mustererkennung
-0,2
0,3
0,8
0,1 50,0
spektrum-sp0 peak-sp0
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Schadenerkennung mit Mustererkennung
-0,2
0,3
0,8
0,1 50,0
st2m-4 freq-sp0 diff-freq-st2
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Bild eines Blitzschadens
Quelle und ©: WKA Service Fehmarn
Schaden auf ca. 6 m Länge
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Spektrum eines Blitzschadens
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Nach der Reparatur
Quelle und ©: WKA Service Fehmarn
Die Reparatur erfolgte ohne Demontage des Blattes
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Ökonomische Aspekte
Blatttausch vermeiden spart sechsstelligen BetragSchadenfrüherkennung verbilligt ReparaturenBessere Planbarkeit von ReparatureinsätzenGeringere Ausfallzeiten erhöhen den ErtragBessere Versicherungskonditionen möglich
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Vielen Dank für Ihre AufmerksamkeitVielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit