Die Rotorblätter von Windkraftanlagen sind wechselnden Belastungen und Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Die Beobachtung ihres dynamischen Verhaltens im Zeitverlauf ist ein wichtiger Bestandteil der Zustandsüberwachung. Ein kürzlich von Sina Finance veröffentlichter Bericht beschreibt Fortschritte bei der passiven Silizium-Photonik-Sensorik von Wuxi Brillouin: Es wurden bereits Kleinserien geliefert, die an den Rotorblättern von fünfzehn Windkraftanlagen in drei Windparks in China eingesetzt werden.
Berichtsquellen: Sina Finance · Stadtverwaltung Wuxi
Passive Fasersensorik zur Rotorblattüberwachung
Sensorelemente, Übertragungsstrecken und Auswertegeräte müssen den Installations- und Betriebsbedingungen der Rotorblätter entsprechen. Die Silizium-Photonik-Sensorprodukte von Wuxi Brillouin verbinden Messpunkte über Glasfaser mit Auswertegeräten und ermöglichen so die Erfassung dynamischer Daten an kritischen Stellen. Passive Messpunkte bieten zudem verschiedene Designoptionen unter Berücksichtigung der Feldleistung und der elektromagnetischen Bedingungen.
Die dreiachsige Beschleunigungsüberwachung erfasst Schwingungsreaktionen in verschiedenen Richtungen. Die akustische Signaturüberwachung zeichnet geräuschbezogene Merkmale des Anlagenbetriebs auf. Sensorposition, -ausrichtung, Befestigung und Erfassungseinstellungen müssen gemeinsam berücksichtigt werden, damit die Messungen dem jeweiligen Bauteil und Betriebszustand entsprechen.
Umwandlung aufgezeichneter Signale in Zustandsinformationen
Die Zustandsüberwachung kombiniert langfristige Trends mit Betriebsinformationen wie Drehzahl, Belastung, Umgebungsbedingungen und Wartungsdaten. Schwingungsamplituden, Spektren und akustische Merkmale können zusammen mit Gerätedaten berücksichtigt werden, um den Wartungsteams einen umfassenderen Überblick über Veränderungen zu ermöglichen.
Die Ingenieursarbeit geht daher über die Sensorinstallation hinaus. Sie umfasst auch die Kanalkonfiguration, die Datenübertragung, die Softwareanzeige, die Auswertung von Testdaten und die Alarmeinstellungen. Feldaufzeichnungen und die kontinuierliche Inbetriebnahme tragen zur Entwicklung eines auf die jeweilige Anlage zugeschnittenen Überwachungskonzepts bei.
Kombination von Punktmessungen und verteilter Sensorik
Siliziumphotonische Punktsensoren und verteilte Fasersensorik eignen sich für unterschiedliche Messaufgaben. Dreiachsige Beschleunigungs- und akustische Messungen an kritischen Stellen können Temperatur-, Schall- oder Dehnungsinformationen entlang eines Objekts ergänzen. Die Auswahl der richtigen Kombination beginnt mit dem Überwachungsziel und den Installationsbedingungen.
Wuxi Brillouin entwickelt faseroptische Sensorik kontinuierlich weiter, von Instrumenten bis hin zu industriellen Anwendungen. Im Bereich Windenergieanlagen umfasst die Zusammenarbeit mit Partnern die Sensorauswahl, die Konfiguration der Abfragegeräte und die Datennutzung und unterstützt so die Zustandsüberwachung über den gesamten Lebenszyklus der Anlagen.
Position und Ausrichtung des Sensors geben an, was gemessen wird.
Ein Windkraftanlagenflügel arbeitet nicht unter konstanten Bedingungen. Seine räumliche Position, Belastung und Umgebungsbedingungen ändern sich, während Position, Ausrichtung und Befestigung der Sensoren das erfasste dynamische Verhalten beeinflussen. Ein technischer Plan sollte die relevanten Flügelpositionen, die erforderlichen Kanäle und die Installationsbedingungen für Sensoren und Glasfasern festlegen und diese Details in der Projektdokumentation festhalten.
Dreiachsige Beschleunigungsdaten stellen Bewegungen in verschiedenen Richtungen dar, daher müssen Kanalbezeichnungen und Orientierungsmarkierungen klar erkennbar bleiben. Glasfasertrassen erfordern geeignete Befestigung und Schutz, wobei Steckverbinder, Biegungen und zukünftige Inspektionen besonders zu beachten sind. Kanalprüfungen und erste Aufzeichnungen nach der Installation stellen den Zusammenhang zwischen jeder Messung und ihrem Standort für spätere Vergleiche her.
Trends im Zusammenhang mit den Betriebsbedingungen verstehen
Die Zustandsüberwachung berücksichtigt sowohl die Messung als auch den Betriebszustand zum Zeitpunkt der Aufzeichnung. Vibrations- und Akustikmerkmale können je nach Drehzahl, Belastung und Umgebungsbedingungen variieren. Die Zuordnung von Messzeitpunkten zu Betriebsdaten hilft Instandhaltungsteams, eine Veränderung, die dem normalen Betrieb entspricht, von einem anhaltenden Trend zu unterscheiden, der eine weitere Untersuchung erfordert.
Historische Daten lassen sich nach Messpunkt, Zeitraum und Betriebszustand ordnen, wobei Kurven, Spektren und zugehörige Betriebsinformationen gemeinsam ausgewertet werden. Die Speicherung von Aufzeichnungen wichtiger Zeiträume und die Ergänzung durch Inspektions- und Wartungsergebnisse schaffen eine aussagekräftigere Grundlage für zukünftige Vergleiche. Dadurch wird die Verbindung zwischen Messdaten und Instandhaltungsarbeiten hergestellt.
Koordinierung von Sensoren, Abfragegeräten und Software
Eine Online-Überwachungskonfiguration muss Messpunktanzahl, Glasfaserzugang, Erfassungseinstellungen, Datenübertragung und Softwarefunktionen berücksichtigen. Sensoren reagieren auf Veränderungen an den ausgewählten Standorten, Auswerter wandeln optische Informationen in nutzbare Daten um, und die Software ermöglicht Anzeige, Speicherung, Abruf und Datensatzverwaltung. Einheitliche Einstellungen dieser Komponenten gewährleisten eine kontinuierliche Überwachung.
Wuxi Brillouin arbeitet mit Partnern an Silizium-Photoniksensoren, faseroptischen Messsystemen und zugehöriger Software. Gerätetyp, Installationsraum, Messaufbau und bestehende Plattformschnittstellen bilden die Grundlage für die Konfigurationsgespräche. Erfahrungen aus Anwendungen an Windkraftanlagenflügeln fließen in die kontinuierliche Produkt- und Entwicklungsarbeit ein und erweitern die dynamische faseroptische Sensorik auf weitere kritische Anlagen.
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