Thermografie an Windkraftanlagen in der Praxis Inspektionsbeispiele bodengestützt und luftgestützt Dipl.-Ing. Hans-Jörg Krickau SCANDAT GmbH
Experimentelle Messkampagnen bodengestützt mit Thermalscanner IR 18 MK III luftgestützt mit Thermalimager Image 8820
Vorgehensweise Zielstellungen 2010-2012 - Einsatztest eines leistungsfähigen Geräteparks an Thermografiegeräten - Beschränkung vorerst auf den LW- Bereich - Experimente mit verschiedenen optischen Konfigurationen zur Rahmenfestlegung von relevanten Messabständen - Mehrere Messkampagnen an gleichen WKA`s unter verschiedenen Messbedingungen - Begleitende laborähnliche Messungen an Probekörpern in definierter Messumgebung Luftgestützt: - Anflugtests an WKA mit zugelassenen Flugmustern incl. Laserentfernungsmessung - Feldversuche/Messflüge an sowohl drehenden als auch an stehenden Anlagen - Konzeption für eine automatisierte Datenverabeitung (Mosaicing der Rotorblattteile) - Generierung kundenspezifischer Finalprodukte (allgemein) - Recherchen zu verfügbaren Halterungen/Plattformen als Sensorträger
Messungen an WKA s im Süden Berlins mit Thermalimager IR 18 MK III und variabler Zoomoptik
Rotorblattmosaicing von einer drehenden Anlage (ca. 3 Jahre in Betrieb) mit Turm als Hintergrund Messabstand: ca. 150 m Lufttemperatur: 21 C 256 Graustufen farbkonvertiert
Sondierungsmessungen und Probekörperentnahme Rotorblatt 32 m Fa. Vestas
Thermogramme von Anomalien am Rotorblatt vor der Probenentnahme
Messungen an WKA s 1.8.2012 Thermalimager Image 8820 Objektiv 50 mm 8,6 10,2 µm
36.75 C Messprotokoll 24.25 C Datum: 01. August 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 14:05 Uhr WEA: V67756, Rotorblatt 02 Kamera: Panasonic NV-GS300 / ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67756 B2DS-RB VIS-F 2012-08-01 14.05.tif Temperatur: 25 C V67756 B2DS-RB LIR-F 2012-08-01 14.05.tif Wind: 7 Km/h Messabstand: ca. 90 m Luftfeuchte: 41 % Emissionsgrad: 1.0 Bedeckung: 2/8 Heiter
28.15 C 15.65 C Datum: 23. August 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 13:25 Uhr WEA: V67629, Rotorblatt 01 Kamera: Canon EOS / ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67629 B1DS-RB VIS-F 2012-08-23 13.25.tif Temperatur: 23 C V67629 B1DS-RB LIR-F 2012-08-23 13.25.tif Wind: 11 Km/h Messabstand: ca. 90 m Luftfeuchte: 48 % Emissionsgrad: 1.0 Bedeckung: 1/8-4/8 heiter bis wolkig
Experimentelle Messflüge an WKA s 2012 Aufbau der Image 8820 im Heli Eurocopter AS 355 F2
Anflug des Windparks
Tracking des Messfluges
Thermografiesequenz - Messabstand ca. 75 m
22.5 C 2 Rotorblätter der WKA Vorderseite Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 15:46 Uhr WEA: V67523, Rotorblatt 01 Kamera: ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67523 B1DS-SL LIR-F 2012-10-16 15.46.tif Temperatur: 13 C Messabstand: ca. 75 m Wind: 15 Km/h mit Böen Emissionsgrad: 1.0 Luftfeuchte: 55 % 12.5 C Mosaicing aus je 3 Segmenten Messabstand ca. 75 m 22.5 C 12.5 C Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 15:46 Uhr WEA: V67523, Rotorblatt 02 Kamera: ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67523 B2DS-SL LIR-F 2012-10-16 15.46.tif Temperatur: 13 C Messabstand: ca. 75 m Wind: 15 Km/h mit Böen Emissionsgrad: 1.0 Luftfeuchte: 55 %
19.25 C 2 Rotorblätter der WKA Rückseite 7.75 C Mosaicing aus je 5 Segmenten Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 15:34 Uhr WEA: V67523, Rotorblatt 01 Kamera: ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67523 B1SS-SL LIR-F 2012-10-16 15.34.tif Temperatur: 13 C Messabstand: ca. 40-45 m Wind: 15 Km/h mit Böen Emissionsgrad: 1.0 Luftfeuchte: 55 % Messabstand ca. 45 m 19.5 C 8.0 C Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 15:35 Uhr WEA: V67523, Rotorblatt 03 Kamera: ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67523 B3SS-SL LIR-F 2012-10-16 15.35.tif Temperatur: 13 C Messabstand: ca. 40-45 m Wind: 15 Km/h mit Böen Emissionsgrad: 1.0 Luftfeuchte: 55 %
20.0 C Ausschnitt Rotorblätter 01 Graustufendarstellung 17.0 C Messabstand ca. 45 m Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 15:31 Uhr WEA: V67523, Rotorblatt 01 - Ausschnitt Kamera: ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67523 B1DS-SL LIR-G 2012-10-16 15.31D.tif Temperatur: 13 C Messabstand: ca. 40-45 m Wind: 15 Km/h mit Böen Emissionsgrad: 1.0 Luftfeuchte: 55 %
Differenzdarstellung TIR / VIS TIR-Darstellung VIS-Darstellung
Vorderkanten und Hinterkanten der Rotorblätter 19.0 C 20.25 C 8.0 C 9.75 C Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 15:38 Uhr WEA: V67523, Seitenansicht Rotorblatt 02 und 03 Kamera: Canon EOS / ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67523 A0BV-SL VIS-F 2012-10-16 15.38.tif Temperatur: 13 C V67523 A0BV-SL LIR-F 2012-10-16 15.38.tif Wind: 15 Km/h mit Böen Messabstand: ca. 80 m Luftfeuchte: 55 % Emissionsgrad: 1.0 Bedeckung: Heiter bis stark bewölkt Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergiepark Zitz (14789 Rogäsen) Zeit: 15:37 Uhr WEA: V67523, Rotorblatt 02 (teilweise) Kamera: Canon EOS / ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: V67523 B2BV-SL VIS-F 2012-10-16 15.37.tif Temperatur: 13 C V67523 B2BV-SL LIR-F 2012-10-16 15.37.tif Wind: 15 Km/h mit Böen Messabstand: ca. 40 45 m Luftfeuchte: 55 % Emissionsgrad: 1.0 Bedeckung: Heiter bis stark bewölkt
Thermografiesequenz einer drehenden WKA Abstand ca. 90 m
17.0 C 10.0 C Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergieanlage nahe Viesen Zeit: 15:46 Uhr WEA: GE15561022, Rotorblatt 02 Kamera: ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: GE15561022 B2DS-RL LIR-F 2012-10-16 15.46.tif Temperatur: 13 C Messabstand: ca. 90 m Wind: 15 Km/h mit Böen Emissionsgrad: 1.0 Luftfeuchte: 55 %
14.45 C 8.45 C Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergieanlage nahe Viesen Zeit: 15:48 Uhr WEA: GE15561022, Rotorblatt 02 Kamera: ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: GE15561022 B2SS-RL LIR-F 2012-10-16 15.48.tif Temperatur: 13 C Messabstand: ca. 75 m Wind: 15 Km/h mit Böen Emissionsgrad: 1.0 Luftfeuchte: 55 %
15.0 C Detailaufnahmen - Varianten 3D-Oberflächendiagramm 9.0 C Konturdiagramm Temperaturgradient mit Hotspot Datum: 16. Oktober 2012 Objekt: Windenergieanlage nahe Viesen Zeit: 15:46 Uhr WEA: GE15561022, Rotorblatt 02, Detail Kamera: ImageIR 8820 Auftraggeber: SKY HELI GmbH Bilddateiname: GE15561022 B2DS-RL LIR-F 2012-10-16 15.46D.tif Temperatur: 13 C Messabstand: ca. 90 m Wind: 15 Km/h mit Böen Emissionsgrad: 1.0 Luftfeuchte: 55 %
Zusammenfassung - leistungsfähige Thermografiegeräte in Verbindung mit befähigtem Personal sind sehr wohl in der Lage, diverse Anomalien an Rotorblättern zu detektieren - sinnvolle und aussagekräftige Ergebnisse können an stehenden als auch an drehenden Anlagen erzielt werden - als Sensorträger können stationäre und mobile Plattformen eingesetzt werden - bodengestützt - Stativ oder Fahrzeug / luftgestützt - derzeit nur Helikopter - der Zeitaufwand für die Inspektion einer WKA (Land) wird bodengestützt auf 30 bis 40 Minuten geschätzt - luftgestützt werden ca. 10 bis 15 Minuten pro Anlage benötigt - für Inspektionen von Windparks klarer Zeit- und Kostenvorteil für den Heli!!! - als Finalprodukt können leicht verständliche Thermogramme/Reports erstellt werden - Fazit: die Technologie als berührungsloses und zerstörungsfreies Verfahren liegt im Trend und hat Zukunft!!!
Ausblick - Auswertung der Ergebnisse der empirisch-experimentellen Untersuchungen - Konzept für eine offshore-messkampagne bis 10/2013 - Hardwareseitige Modifikationen in der Sensor/Optikkonfiguration (z.b. 100 mm Objektiv) - Fertigstellung 2-Achsen-Schwenkkopfhalterung für Heli incl. lasergesteuerter Fokussierung der Optik - Automatisierung der Bildverarbeitung und Generierung allgemein gültiger Finalprodukte - Warten auf den LW-HD-Sensor (Megapixel-IR-Sensor) zur 100%-igen Verbesserung der geometrischen Bildpunktauflösung
Danke für Ihre Aufmerksamkeit