Rotorblattüberwachung Aktueller Stand der Technikarchiv.windenergietage.de/20F4261000.pdf ·...
Transcript of Rotorblattüberwachung Aktueller Stand der Technikarchiv.windenergietage.de/20F4261000.pdf ·...
Rotorblattüberwachung ‒Aktueller Stand der Technik
(Eiserkennung, Schadensdetektion, integrative Lösungen )
Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH • Else-Sander-Straße 6 • D-01099 Dresden
20. WindenergietageSchönefeld, 26.10.2011
2 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
UnternehmenBosch Rexroth AG
Geschäftsbereich Renewable Energies 1894: Gründung der Lohmann &
Stolterfoht GmbH; Industrie- und Marinegetriebe
1977: Eingliederung bei Rexroth 1983: Erste Generatorgetriebe für
Windenergieanlagen 2001: Rexroth wird ein Unternehmen
der Bosch Gruppe
IGUS ITS GmbH 2004: Gründung durch Dr. Peter und
Daniel Volkmer 2008: 9 Mitarbeiter, 60 Installationen 2009: Einstieg der Bosch Rexroth AG
als 80% Mehrheitsgesellschafter 2011: 18 Mitarbeiter, 280 Installationen
100%-Tochter der Bosch Rexroth AG, Umfirmierung zurBosch Rexroth Monitoring Systems GmbH
Vorantreiben von ConditionMonitoring Lösungen für die Windenergie
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
3 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Warum Rotorblattüberwachung?
Rotorblätter werden größer
Rotorblätter werden teurer
Knappes Zeitfenster Offshore
Eisdetektion wird wichtiger (cold climate)
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
© ARGE WEA
4 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Theoretischer Ansatz: Eigenschwingungen Schwingungen von Festkörpern
Rotorblatt als Biegeschwinger Erste und 4. Eigenschwingung (flap-wise)
1) und 2) Quelle: Wikipedia, „Biegeschwinger“
1)
2)
Veränderungen am Blatt verändern das Spektrum der Eigenschwingungen
Ansatz der Schadens-detektion
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
5 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Technischer Ansatz
Hub Box
Sensor
EvaluationUnit
Installation in der WEA Beschleunigungssensoren bei 1/3 der
Blattlänge
HMU liefert Zeitsignal
WLAN oder LAN Verbindung in die Gondel
Auswertung der Spektren in der WEA
Expertenmonitoring im Hintergrund
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
6 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Zeitsignal “edge” (Drehrichtung, WEA in Betrieb)zsk1
-100
-50
0
50
100
150
1 743 1485 2227 2969 3711 4453 5195 5937 6679 7421 8163 8905 9647 10389 11131 11873 12615 13357 14099 14841 15583 16325
zsk1
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
7 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Zeitsignal “flap” (Schlagrichtung, 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
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
8 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Strukturfrequenzen 1 – 10 Hz
Peaks stimmen überein
Individuelle Unterschiede der Produktion
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
9 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Referenzen Vestas: V80, V82 1.8 MW, V90, V112 Tacke: TW1.5 Suzlon: S88 Südwind: S77 Siemens: SWT2.3 REpower: MM82, MM92, 5M PowerWind: PW56 Nordex: N60, N80, N90, N100γ NegMicon: NM48, NM82 Multibrid: M5000 Leitwind: LTW 77 Kenersys: K82, K100 GE Wind: 1.5 Fuhrländer: FL MD77, FL2500 Enercon: E-66, E-82 AREVA Wind: M5000
280 Installationen in: Belgien Dänemark Deutschland Großbritannien Italien Indien Kanada Niederlande Norwegen Österreich Rumänien Schweden Tschechische Republik USA
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
10 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Neue Erkenntnisse der Schadensdetektion
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
11 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Konsequenzen undetektierter Strukturschäden
Erkennung des Initialschadensverhindert Blattbruch
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
12 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Detektion starker Blitzschäden
Abschaltung bei Starkschäden innerhalb von fünf Sekunden
Schadensentwicklung ohne Überwachung
(Foto © WKA Service Fehmarn)
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
13 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Detektion kleiner Blitzschäden Neu entwickelter Algorithmus (pat. pend.) detektiert Blitzschäden, bevor
sie vom Boden sichtbar oder hörbar sind
Schadenswachstum im Zeitablauf sichtbar
WEA kann in Betrieb bleiben
-1.500
-1.000
-500
0
500
1.000
1.500
30.10.09 30.01.10 02.05.10 02.08.10 02.11.10 02.02.11 05.05.11 05.08.11
Diff 1-2 flap Diff 2-3 flap Diff 3-1 flap
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
14 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Neue Erkenntnisse der Eisdetektion
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
15 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Eisdetektion im Fokus (VERN)Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
Vier Hersteller mit Eisevaluationsprojekten in vier Ländern
Neben Eisdetektion Interesse an Steuerung von Enteisungssystemen
Drei Projekte laufen über zwei Winter
Abgeschlossenes Projekt erfolgreich
16 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Frequenzabweichungen bei Eisansatz
Eisansatz
Eisfrei
Starker Eisansatz
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
17 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
WEA nach Eisregen
Vom Boden ausnicht sichtbar
Eisdicke>1.5 mm
Eismasse> 200 kg
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
18 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Eissimulation durch ZusatzmasseRotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
0
20
40
60
80
100
120
20.06 21.06 22.06 23.06 24.06 25.06
Masse DBtats. Masse
19 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Eissimulation durch Zusatzmasse – lessons learnedRotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
Genaue Betriebsdaten (Echtzeit) notwendig
Pitchwinkel hat großen Einfluss
Koppelschwingungen berücksichtigen
Verbolzter Rotor führt zu Fehlmessungen
Multiple Regression führt zu Verbesserung der Messgenauigkeit
20 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Pitchwinkelfehlererkennung
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
21 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
Amplitudenverteilung flap vor Korrektur
22 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
Amplitudenverteilung edge vor Korrektur
23 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
Amplitudenverteilung flap nach Korrektur
24 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
Amplitudenverteilung edge nach Korrektur
25 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
-2 0 2 4 6 8 10 12 14-90
-88
-86
-84
-82
-80
-78
-76
-74
-72
-70
Sollwert Pitchwinkel [°]
Istw
ert P
itchw
inke
l [°]
RBL1 vorRBL2 vorRBL3 vorRBL1 nachRBL2 nachRBL3 nach
Pitchwinkelvergleich Soll/Ist vor und nach Korrektur
26 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Pitchwinkelfehlererkennung – lessons learnedRotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
Anfangsverdacht durch Auswertung dynamischer Lasten
Große Abweichungen auch ohne Kalibrieren erkennbar
Analyse weiterer Parameter notwendig (Turmschwingungen)
Mit Kalibrierung tatsächlicher Pitchwinkel auf 0,2° bestimmbar
Potential zu automatischer Pitchfehlererkennung vorhanden
27 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Integratives Condition Monitoring an WEA
Rotorblattüberwachung: Aktueller Stand der Technik
28 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Hauptkomponenten einer WEA
Rexroth Komponenten
Blattverstell-antriebe
Rotorblätter
Umrichter
Kühl-Filter-System
SteuerungHauptlager
Generator-getriebe
SchnelleWelle
Generator
Hydraulikaggregate
Bremssystem
Azimutantriebe
Turm, Fundament
Transformator
CM-befähigte Komponenten
Zustandsüberwachung von Rotorblättern an WEA
29 John Reimers | Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH | © Bosch Rexroth AG 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!