Warum ist ein Monitoring an Windrad-Rotorblättern während des Transports notwendig?

Windradflügel sind große, leichte Konstruktionen, die bereits vor ihrer Montage an einer Windkraftanlage erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt sein können.

GE Wind Power wollte daher messtechnisch untersuchen, ob ein 40-tägiger Schiffstransport Schäden an den Rotorblättern verursacht. Die hierbei gewonnenen Messdaten sollen dazu beitragen, Risiken bei zukünftigen Transporten zu verringern.

Während des Seetransports können die Rotorblätter folgenden Einflüssen ausgesetzt sein:

• Kontinuierlichen Schwingungen
• Beschleunigung und Bewegung des Schiffes
• Windlasten
• Spritzwasser und Feuchtigkeit
• Wechselnden Umgebungsbedingungen
• Mechanischen Belastungen an den Befestigungspunkten

Das DAQ Setup der Rotorblätter

Sechs Rotorblätter für Windkraftanlagen der 5-MW-Klasse wurden per Schiff vom Produktionsstandort in China nach England zur Installation transportiert. 

Für das Monitoring der strukturellen Belastungen wurde ein Rotorblatt mit etwa 130 Sensoren ausgestattet. Dadurch entstand eine dezentrale, mehrkanalige Messinstallation über ein sehr großes Testobjekt hinweg. 

Das Setup zur Messdatenumfassung umfasste:

• Dehnungsmessstreifen, verteilt über die Rotorblattfläche, zur Messung der strukturellen Dehnung.
• Beschleunigungssensoren, installiert an den Befestigungshalterungen, zur Überwachung von Schwingungen und Beschleunigungen

Im Gegensatz zu einem kontrollierten Labortest musste die Messung während der etwa 40-tägigen Seereise autonom funktionieren. Ein Systemausfall hätte zum Verlust wertvoller Messdaten für einen Teil der Reise führen können, aus diesem Grund begleiteten Ingenieure des imc Partners ATS das Projekt.

Das Messsystem musste daher folgendes Anforderungen erfüllen:

• Zuverlässige Erfassung von etwa 130 Sensorkanälen
• Unterstützung für die Erfassung von DMS, Vibrationen und Beschleunigung.
• Zuverlässige und kontinuierliche Langzeit-Messdatenaufzeichnung während des Transports
• Autonomer Betrieb außerhalb eines Labors
• Kontinuierlicher Messbetrieb in rauer Umgebung (Vibration, Spritzwasser, Salzwasser, direkte Sonneneinstrahlung) 

Wie bewährte sich die imc DAQ-Lösung?

Alle Sensoren wurden mit der imc Messlösung erfasst. Die Systeme zeichneten die Messdaten während der gesamten Reise kontinuierlich und ohne ein einziges Problem auf. Dadurch erhielt GE Wind Power einen lückenlosen Datensatz, der die mechanischen Belastungen dokumentierte, denen das mit Sensoren ausgestattete Rotorblatt während des Transports ausgesetzt war.

Diese Anwendung veranschaulicht die grundlegenden Anforderungen mobiler strukturdynamischer Tests: Die Messtechnik muss unabhängig vom Ort der Prüfung zuverlässig bleiben.

Große Strukturen und mobile Messdatenerfassung erfordern häufig den Einsatz zahlreicher Sensoren, die über das Prüfobjekt verteilt sind, während sie unter Bedingungen betrieben werden, die sich im Labor nicht ohne Weiteres reproduzieren lassen. 

imc bietet DAQ-Lösungen für den gesamten Messprozess - vom Sensoranschluss über die mehrkanalige Datenerfassung bis hin zur Datenverarbeitung und -analyse. Unabhängig davon, ob die Messdatenerfassung im Labor, auf einem Prüfstand, an einem Fahrzeug, an einer Windkraftanlage oder auf See stattfindet, bleibt das Ziel dasselbe: physikalische Belastungen zuverlässig in verwertbare technische Daten umzuwandeln.

Eine einheitliche Messlösung, dynamische, wechselnde Bedingungen und trotzdem 0zuverlässige Daten, wo auch immer die Prüfungen stattfinden.

Welche Ergebnisse waren für GE Wind Power besonders interessant?

Die Messdaten halfen den Ingenieuren, die tatsächlichen mechanischen Belastungen, denen ein Windturbinenblatt während des Seetransports ausgesetzt ist, besser zu verstehen. Anstatt sich ausschließlich auf Annahmen über Transportbelastungen zu stützen, konnten die Ingenieure die Bedingungen auf der Grundlage von Messdaten bewerten. 

Die Anwendung lieferte Daten für: 

• die Bewertung der strukturellen Belastungen während des Transports
• die Identifizierung potenziell kritischer Belastungsereignisse
• das Verständnis der Schwingungen und Beschleunigungen während der Seereise
• die Einschätzung des Risikos transportbedingter struktureller Schäden
• die Unterstützung bei der Verbesserung zukünftiger Transport- und Sicherungskonzepte