EMS Elongation Measurement System. Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen. Alper Sevinc Application Engineer Potsdam,

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1 EMS Elongation Measurement System Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Alper Sevinc Application Engineer Potsdam,

2 LEINE LINDE SYSTEMS GmbH Hamburg Geschäftsbereich innerhalb der HEIDENHAIN-Gruppe Fokussiert auf Windenergie & Erneuerbare Energien Vertrieb sowie Entwicklung von Produkten & Systemen 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 2

3 Wofür Dehnungsmessungen in WEA? Anwendung: Bestimmung der Lasten Forschung & Entwicklung Validierung & Zertifizierung Messung der Anlagendynamik Betriebsmodi Resonanz Zustandsüberwachung Integration in die Steuerung Erweiterte Überwachung Neue Steuerungskonzepte Anforderung: Robust gegenüber Temperatur & Feuchtigkeit Blitzeinschlag Schmutz Zuverlässigkeit Hohe Lebensdauer Fehlererkennung Installation Einfacher Einbau Einfacher Austausch 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 3

4 ESR 125 Dehnungssensor mit integrierter Elektronik Hohe Präzision Auflösung (Dehnung): 0,025 µε Messbereich: ± 5000 µε Temperaturkompensation durch Materialanpassung in der Messstrecke Zuverlässigkeit Schutzklasse IP64 Blitzschutz gem. IEC Kraftfreie Dehnungsmessung Interne Selbstdiagnose Temperaturüberwachung Überwachung der Sensorreserve Plausibilitätskontrollen 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 4

5 Feldversuche Messungen im Turmfuß einer WEA Vergleich mit DMS-Signalen Gute Übereinstimmung Kein Offset-Drift bei hohen Verformungen Besseres Signal-Rausch- Verhältnis durch größere Messstrecke Nickmoment [%] Rotordrehzahl [1/min] 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 5

6 Feldversuche Messungen in der Blattwurzel einer WEA Vergleich mit DMS-Signalen Gute Übereinstimmung Besseres Signal-Rausch-Verhältnis durch größere Messstrecke Rotordrehzahl [1/min] Schwenkbiegemoment [%] Schlagbiegemoment [%] 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 6

7 Feldversuche Prototypentest Messkampagne Messdauer 6 Monate Installation im Rotor (GFK) und Turmfuß (Stahl) einer 2 MW-WEA Direkter Vergleich von DMS und ESR 125 Auswertung Statistische 10-Minuten-Daten Daten mit hoher Abtastrate 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 7

8 Feldversuche Rotorblatt Schlagbiegemomente (Flapwise) DMS Blatt 1 DMS Blatt 3 ESR 125 Blatt Average Wind Speed [m/s] 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 8

9 Feldversuche Rotorblatt Schwenkbiegemomente (Edgewise) DMS Blatt 1 DMS Blatt 2 ESR 125 Blatt Average Wind Speed [m/s] 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 9

10 Feldversuche Rotordrehmoment über Generatordrehmoment DMS ESR 125 Drehmoment Generator [knm] 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 10

11 Feldversuche Ergebnisse Gute Übereinstimmung mit den DMS DMS-Sensoren sind während der Messkampagne ausgefallen Offsetverschiebungen der DMS-Signale Genauigkeit der DMS-Signale bei hoher Anlagenleistung sehr ungenau 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 11

12 Anwendungsbeispiele Dehnungsmessung von WEA-Komponenten während des Betriebs Rotorblätter Blattwurzel Maschinenhaus Generatorträger Drehmomentstützen Turm Turmkopf/-fuß 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 12

13 Anwendungsbeispiele Dehnungsmessung für Messkampagnen und Steuerungsoptimierung Einfache Installation (Video auf Fixierung durch Klettverschluss während der Installation Installation auf unterschiedlichen Oberflächen durch 2K-Klebung Kurzzeitmessungen Hochgenaue Dehnungsmessung Hohe Abtastrate (z.b. Anlagendynamik, Resonanz, Körperschall) Langzeitmessungen Lastenmessung (IEC , DIBt, FGW) Verlängerung der Betriebszeit (DNVGL-ST-0262) Individuelle Blattverstellung (IPC) Steuerungsoptimierung 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 13

14 Installation Dehnungsmessung für Messkampagnen und Steuerungsoptimierung Direkte Einspeisung in die WEA-Steuerung Direkte Signalaufzeichnung mittels Datenlogger 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 14

15 Installation Feldbus-Gateways Technische Daten CRG 1:1 CRG 4:1 Versorgung 9 36 VDC VDC Max. Stromverbrauch VDC VDC Schutzklasse IP 65 IP 65 Betriebstemperatur -40 C +80 C -40 C +60 C EnDat-Anschluss 8pM12 8pM12 Feldbus-Anschluss 5pM12 5pM12 Sensoranschlüsse 1x EnDat 2.1,2.2 bis zu 4x EnDat 2.2 Maximale Sensorkabellänge Unterstützte Feldbusse Übertragene Sensordaten 100 m 100 m CANopen, PROFINET, PROFIBUS, DeviceNet, Ethernet/IP, EtherCAT Positionswert, el. Typenschild CANopen, POWERLINK Positions-/ Temperaturwert, Diagnose, el. Typenschild 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 15

16 Installation Feldbus-Gateways Betriebsspannung Feldbus Echtzeit-Übertragung in eine Vielzahl von Feldbussen Direkte Integration in das WEA-Bussystem Einspeisung in Messsysteme über Feldbusse 25. Windenergietage: EMS - Dehnungsmessung 4.0 an Windenergieanlagen Seite 16

17 Installation Zentrale Kommunikation über Feldbus Reduzierte Verkabelung Kommunikation der Sensoren an unterschiedlichen Positionen in Echtzeit Nur ein Datenlogger oder eine Schnittstelle zur WEA-Steuerung notwendig Seite25. 17Windenergietage: EMS -

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! LEINE LINDE SYSTEMS GmbH Am Sandtorkai 50, D Hamburg, Germany T +49-(0) F +49-(0) info@ll-systems.com