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Development of an intelligent condition monitoring system for application on critical rotating components of industrial-scale wind turbines

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Die Entwicklung zuverlässigerer Windturbinen

Windenergie macht rund 3 % der europäischen Stromproduktion aus, und es ist geplant, dass dieser Anteil bis 2020 12 % betragen soll. Um dieses Ziel zu erreichen, muss die Anzahl der Windturbinen erhöht werden, und gleichzeitig müssen diese mit optimaler Leistung und zu optimierten Kosten arbeiten.

Energie

Die Hersteller von Windturbinen konzentrieren sich auf die Erhöhung der Zuverlässigkeit, um die Kosten für Betrieb und Instandhaltung zu senken. Um dies zu erreichen, werden neue Konstruktionen erarbeitet, die weniger häufige Inspektionen erfordern und somit für geringere Zeit außer Betrieb sind. Die EU-finanzierte Initiative INTELWIND hatte das Ziel, die Zahl der Ausfälle der kritischen rotierenden Komponenten bei Windturbinen im Industriemaßstab deutlich zu reduzieren. Des Weiteren wollte man den Bedarf an außerplanmäßigen Instandhaltungen durch die Entwicklung und Implementierung eines intelligenten Überwachungssystems verringern. Das Zustandsüberwachungssystem (condition monitoring system (CMS)) basiert auf der Integration von akustischen Emissionen, Schwingungen, Drehmomentsmessung sowie von Sensoren gemessenen Öldaten.Sensoren die bereits in den Erfassungssystemen der Windturbinen enthalten waren, lieferten die Referenzparameter, die zur Datenanalyse benötigt wurden, wie zum Beispiel Windgeschwindigkeit und -richtung sowie Ausgangsleistung. Im Rahmen von INTELWIND entwickelte man Algorithmen und band sie in das CMS ein, um Daten liefern zu können, die Abschätzungen zum Verschleiß an den Lagern sowie zu anderen Faktoren ermöglichen. Die Daten werden mit einer Reihe von Leistungskennzahlen "intakter" Windturbinen verglichen. Liegt ein Wert außerhalb des Toleranzbereiches, so wird ein Alarm ausgelöst. Dadurch entsteht die Möglichkeit einer automatisierten Überwachung und eines frühzeitigen Eingreifens. Das CMS stellt einen wichtigen Schritt für die Zustandsüberwachung von Windturbinen dar. Es kann nicht nur Fehler bei kritischen rotierenden Komponenten erkennen, sondern liefert kontinuierliche Messungen und Aufzeichnungen der Belastungen der Komponenten, die den Antriebsstrang bilden. Dies wird mithilfe eines Sensors für akustische Oberflächenwellen erzielt, der gemeinsam mit der entwickelten Software das Drehmoment der Antriebswelle misst. Mit der Software zur Bemessung der verbleibenden Nutzungsdauer der Komponenten stellen diese Entwicklungen eine neue Ära in der präventiven Instandhaltung von Windturbinen dar. Das intelligente System aus dem Projekt INTELWIND kann sowohl in neu produzierte Turbinen als auch in ältere Anlagen eingebaut werden. Es wird zu erheblichen Kosteneinsparungen führen, die mit teuren Ersatzgeräten wie Getrieben zusammenhängen, sowie zu Einsparungen bei den Instandhaltungskosten.

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