Ansprechpartner


Dipl.-Ing. Stephan Zerbst
Institut für Statik und Dynamik, Hannover
Tel.: +49 511-762-8674
s.zerbst(at)isd.uni-hannover.de

Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund Rolfes
Institut für Statik und Dynamik, Hannover
Tel.: +49 (0)511-762-3867
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Messkonzept Rotorbl?tter
Messkonzept zur Schadensfr?herkennung an Rotorbl?ttern

Schadensfrüherkennung an Rotorblättern von Offshore-Windenergieanlagen


Rotorblätter, insbesondere von Offshore-Windenergieanlagen, sind dynamisch höchst belastete Strukturen. Immer wieder kommt es zu Schädigungen, die längere Ausfallzeiten oder sogar den Austausch ganzer Blätter notwendig machen. Typische Schäden stellen Delaminationen und Ermüdungen der Verbundstrukturen, z.B. im Wurzelbereich der Rotorblätter, dar.

Gängige Praxis der Schadenserkennung ist immer noch die visuelle Inspektion, die bei Onshore-Anlagen relativ einfach praktizierbar ist, bei Offshore-Anlagen jedoch durch den Faktor Wetter nicht mehr kalkulierbar ist. Eine dauerhafte Erfassung des Schwingungsverhaltens der Rotorblätter über ein spezielles messtechnisches Konzept macht es möglich, Schäden an den Strukturen automatisiert frühzeitig zur erkennen.

Das Monitoring-Konzept soll im Rahmen dieses Entwicklungsprojektes auf seine Eignung zur Detektion rotorblatttypischer Schäden untersucht werden. Das Monitoring-Konzept basiert auf einer Methode, die gleichzeitig Dehnungen und Beschleunigungen der Struktur über integrierte Sensoren erfasst. Aus diesen Messgrößen werden die Schwinggeschwindigkeit und die Spannung ermittelt und gehen in die verwendete Proportionalitätsbeziehung ein.

Der Vorteil dieser Methode liegt in der parallelen Betrachtung zweier proportionaler Amplituden, die im Falle eines Schadens sehr bald ihre Proportionalität zueinander verlieren. Modellversuche haben gezeigt, dass dieser Effekt messtechnisch sehr viel eher erfasst werden kann als beispielsweise die Veränderung der Eigenfrequenzen der Struktur.

Die Untersuchungen im Rahmen des Vorhabens liefern das Ergebnis, an welchen Positionen die Sensoren installiert werden müssen, um die zuverlässigsten Ergebnisse liefern zu können. Dafür ist es notwendig, die Proportionalitätsbeziehung, die ursprünglich für kontinuierliche Balkenstrukturen konzipiert wurde, auf die komplexe Struktur eines Rotorblattes zu adaptieren.
Des Weiteren werden in Kooperation mit Herstellern kritische Schadensgrößen ermittelt. Erfahrungswerte über das Schadenswachstum dienen als Quelle für Grenzwertermittlung, die in das System integriert werden.