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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Von kleinen und großen Schäden - aus dem Alltag der Rotorblattüberwachung
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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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Von kleinen und großen Schäden - aus dem Alltag der Rotorblattüberwachung
Amplituden waren
10fach überhöht
Getriebeschäden: Planeten-Lagerschaden
28
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
30
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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