SHM.Tower Last-Monitoring und Lebensdauerprognose für WEA-Türme

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "SHM.Tower Last-Monitoring und Lebensdauerprognose für WEA-Türme"

Theresa Schmid
vor 6 Jahren
Abrufe

SHM.Tower Last-Monitoring und Lebensdauerprognose für WEA-Türme Dr.-Ing. Carsten Ebert Wölfel 2016.

1 SHM.Tower Last-Monitoring und Lebensdauerprognose für WEA-Türme Dr.-Ing. Carsten Ebert Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

2 Einführung Wozu benötigen wir ein Last- bzw. Beanspruchungs-Monitoring? WEA sind technische Anlagen mit den größten Lastwechselzahlen Sehr hohe Ermüdungsbeanspruchungen! Anzunehmende Lastwechselzahlen bei der Strukturauslegung: Flugzeuge: 1 Mio. Lastwechsel Brücken: 10 Mio. Lastwechsel Hubschrauber: 100 Mio. Lastwechsel WEA: Mio. Lastwechsel Einfaches Demonstrationsbeispiel: Annahme: 2 Lastwechsel je Sekunde Lastwechsel je Stunde Lastwechsel je Tag ~ 63 Mio. Lastwechsel je Jahr ~ 1,3 Mrd. Lastwechsel in 20 Jahren Windenergieanlagen sind Ermüdungsmaschinen! Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

3 Einführung Wozu benötigen wir ein Last- bzw. Beanspruchungs-Monitoring? Quelle: BerlinWind GmbH, VDI-Tagung: Schwingungen von WEA 2015 Einstellungen / Wartungszustand der WEA haben signifikanten Einfluss auf Schwingungsamplituden Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

4 Einführung Wozu benötigen wir ein Last- bzw. Beanspruchungs-Monitoring? Quelle: DIBT-RL für WEA Lebensdauer bei Wöhlerliniensteigung m=5 Schwingamplitude Lebensdauer 100 % 100 % 120 % 40 % 150 % 13 % 200 % 3 % Schwingungsamplituden haben signifikanten Einfluss auf Lebensdauer Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

5 SHM.Tower Produktidee Einfaches, robustes und kostengünstiges Messsystem zur Erfassung von Turmschwingungen Schwingungserfassung mit Beschleunigungssensor im Turmkopf Bestimmen von Beanspruchungen durch mechanisches Strukturmodell Lebensdauerbewertung auf Basis von Regelnachweisen Möglichkeit eines energieautarken Betriebes für mindestens 2 Monate Schwingungsüberwachung gemäß VDI 3834 als einfaches Bewertungskriterium Erfassen von Betriebsdaten zur Klassifikation der Beanspruchungen Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

6 SHM.Tower zur Lebensdauerprognose SHM.Tower Direkte Erfassung der realen Beanspruchungen über Lebenszyklus Installation von SHM.Tower bei Inbetriebnahme neuer WEA Erfassung aller Betriebsbeanspruchung Realer Lebensdauerverbrauch Nachrüstung von SHM.Tower in Bestands-WEA Extrapolation der Beanspruchungen auf den gesamten Lebenszyklus mittels der erfassten Schwingungsdaten. Berücksichtigung der EOC-Daten bei Extrapolation. z.b. Einbau SHM.Tower nach 15 Jahren. Mittels der anschließenden Erfassung der Betriebsschwingungen kann auf vorherigen Betrieb zurückgeschlossen werden. Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

7 SHM.Tower zur Lebensdauerprognose Web-Interface MIC Allgemein Abmessungen ca. 110x140x60 mm Gewicht ca g Temperaturbereich -40 C bis +50 C IP-Schutzklasse IP 65 Blitzschutz Geeignet für Einbau in LPZ 1 Input (Turm-Struktur) Ersatzsteifigkeit Materialdaten Geometriedaten Turm + Gründung E-Modul, Dichte pro Turmsegment Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

8 Externe Sensorik (optional) Interner Sensor SHM.Tower zur Lebensdauerprognose Messparameter Messwert Richtung Messbereich Beschleunigung 2D (3D möglich) ± 2g Frequenzbereich 0,1 10 Hz Rauschen 50 μg Hz Zusätzlicher externer Anschluss mit 3 Kanälen Leistungsbereich: 4..20mA M12-Stecker ermöglicht Anschluss (1) 3D-Beschleunigungssensor z.b. sonstige Überwachung (2) 3 x 4..20mA Wegsensor z.b. Messung an Gründung (3) 3 x DMS-Messstreifen z.b. 2 x Biegung, 1 x Torsion Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

9 Pitchwinkel log 10 (RF) Moment Turmfuss Schädigungsgrad D [%] SHM.Tower zur Lebensdauerprognose Zeitreihen Rainflow-Klassifizierung Relative Schädigung (Palmgren-Miner) Moment direkt mit DMS gemessen Moment geschätzt Rainflowklassifizierung Moment direkt mit DMS gemessen Moment geschätzt Relativer Schädigungsgrad für einzelne Windklassen - Biegemoment Turmfuss gemessen-koll; D DMS = 100% geschätzt-koll; D ACC = % gemessen-wk1; D DMS = % 1 gemessen-wk2; D DMS = 9.69% 2 gemessen-wk3; D DMS = 90.3% 3 geschätzt-wk1; D ACC = % 1 geschätzt-wk2; D ACC = 9.4% 2 geschätzt-wk3; D ACC = 95.6% Schwingweitenklasse Zeit [s] Blau: Biegemoment Validierungsmessung (DMS) 0 Rot: Biegemoment SHM.Tower Schwingweitenklasse Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

10 SHM.Tower zur Lebensdauerprognose Beurteilung von Turm- und Gondelschwingungen nach ISO / VDI 3834 Analyse von Schwinggeschwindigkeiten und beschleunigungen Auszug VDI 3834 (identische Werte in ISO ) Warnung Alarm Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

Praxisbeispiel aktuelle WEA ca. 2-3 Jahre in Betrieb Wölfel 2016. Alle Rechte vorbehalten. SHM.

Zusammenfassung Erfassung von Extrem und Ermüdungsbeanspruchungen Prognose der verbleibenden Restlebensdauer individuell für jede WEA im Windpark Exaktere Lebensdauerbewertung genauer als allein mit

15 Zusammenfassung Erfassung von Extrem und Ermüdungsbeanspruchungen Prognose der verbleibenden Restlebensdauer individuell für jede WEA im Windpark Exaktere Lebensdauerbewertung genauer als allein mit Windmessdaten SHM.Tower kann energieautark betrieben werden wichtig für Errichtungsphase und Netzausfall Auch als Retrofit installierbar z.b. vor dem Ende der planmäßigen Betriebsdauer Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

Woher kommen die Risse in meinem Fundament? Wölfel-Gruppe Max-Planck-Str.15 97204 Höchberg Dr.

: +49 931 49708-600 Fax: +49 931 49708-650 E-Mail: info@woelfel.de www.woelfel.de Wölfel 2016.

16 Woher kommen die Risse in meinem Fundament? Wölfel-Gruppe Max-Planck-Str Höchberg Dr.-Ing. Carsten Ebert Tel.: Tel.: Fax: Wölfel Alle Rechte vorbehalten. SHM.Tower Last-Monitoring von WEA-Türmen / 25. Windenergietage in Potsdam Forum 9 CE,

Ähnliche Dokumente

Energie ist messbar. smart-me

Energie ist messbar. smart-me Echtzeitdaten Einfache Installation Verschiedene Energietypen Zahlreiche Berichte Multi-User Public API 2 smart-me Führender Energie Monitoring Cloud Service Echtzeit-Monitoring