Alternative Überwachungsmethoden Mittwoch, 24.01.2018
Rotorblattinspektion mit Thermografie und Schall
Rotorblätter von Windenergieanlagen müssen mindestens alle vier Jahre auf strukturelle Integrität geprüft werden. Die aerodynamische Leistungsfähigkeit eines Rotorblatts ist dann am besten, wenn die Windschicht das Flügelprofil überstreicht, ohne dass es zu Luftverwirbelungen kommt. Bereits kleine Schäden an der Oberfläche können Turbulenzen auslösen und mindern die Effizienz. Aufgrund der extremen Bedingungen altert das Material offshore deutlich schneller als an Land. Bei der regelmäßigen Inspektion prüfen Industriekletterer visuell und durch klopfen, ob Delaminationen oder andere Schadstellen vorhanden sind. Alternative Überwachungsmethoden zu entwickeln, ist für viele Betreiber ein wichtiges Anliegen.
Dieser Aufgabe widmen sich Forscher am
Fraunhofer-Institut für Windenergie und
Energiesystemtechnik IWES
in Bremerhaven gemeinsam Partnern. Zum einen testen sie die
Kombination von Drohnen und mobiler Thermografietechnik; zum
anderen wird ein Schallemissionsverfahren angewendet. Das im
Rotorblatt eingebaute Schallemissionsmesssystem erkennt auch
tiefliegende Schäden, zum Beispiel am Steg des Rotorblattes,
und dient als Frühwarnsystem. Mit der Thermografiekamera
lassen sich dagegen oberflächliche Schäden ermitteln, die
zum Beispiel durch Regenerosion ausgelöst wurden.
Schallemissions- beziehungsweise Piezosensoren werden im
Inneren der Rotorblätter an strukturrelevanten Bereichen
angebracht. Den Messrechner, der die Sensordaten sammelt und
verarbeitet, verbauen die Forscher in der Nabe.
Treten im Rotorblatt plötzliche Spannungsänderungen auf,
wird lokal Energie freigesetzt, die in Form von Wärme und
Oberflächenwellen mit den Sensoren messbar wird. Die Wellen
kommen zu unterschiedlichen Zeitpunkten an den einzelnen
Sensoren an. Mit dem Akustik-Emissions-System lassen sich
sehr große Strukturen effizient und zuverlässig permanent
überwachen. Sobald die Sensoren eine potentielle Schadstelle
detektieren, können gezielt weitere Maßnahmen eingeleitet
werden.
An Fehlstellen entsteht Reibung und infolgedessen Wärme; den Wärmefluss im Material kann man mittels Thermografieaufnahmen sichtbar machen. Im Projekt wird die passive Thermografie eingesetzt, bei der man sich die Eigenerwärmung des zu untersuchenden Objekts oder Temperaturunterschiede durch den natürlichen Tag-Nacht-Zyklus zunutze macht. Auf Drohnen befestigt lassen sich so mit Thermografiekameras Fehlstellen unterhalb der Oberfläche von Verbundmaterialien aufspüren, wie zum Beispiel Delaminationen, Einschlüsse, Fehlverklebungen in den Last tragenden Gurt-Steg-Verbindungen und Hohlräume.
Bild: Seilpartner GmbH - Industriekletterer seilen sich am Rotorblatt ab.
AK
20.1.18