11. DEZEMBER 2017

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Alternative Verfahren zur Rotorblattinspektion


Rotorblätter von Windkraftanlagen müssen durch wiederkehrende Inspektionen mindestens alle vier Jahre von Industriekletterern auf strukturelle Integrität geprüft werden. Im Forschungsprojekt 'Thermoflight‘ untersuchen Fraunhofer-Wissenschaftler mit Partnern aus Industrie und Forschung alternative Inspektionsverfahren.
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Mit der Thermografiekamera lassen sich dagegen oberflächliche Schäden ermitteln, die zum Beispiel durch Regenerosion ausgelöst wurden. Das zerstörungsfrei arbeitende Akustik-Emissions-System wird vom Fraunhofer IWES für die Untersuchung von Rotorblättern optimiert. Schallemissions- beziehungsweise Piezosensoren werden im Inneren der Rotorblätter an strukturrelevanten Bereichen – besonders an typischen Schwachstellen – angebracht. Den Messrechner, der die Sensordaten sammelt und verarbeitet, verbauen die Forscher in der Nabe.

„Im Prinzip funktionieren die Sensoren wie Mikrofone. 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. Durch die zeitliche Differenz lässt sich der Ursprungsort des Schadens lokalisieren“, erläutert Stefan Krause, Projektleiter am Fraunhofer IWES, die Funktionsweise des Akustik-Emissions-Systems, das im Labormaßstab bereits in den Rotorblattprüfständen des Instituts erfolgreich getestet wurde.

Während statischer Rotorblatttests und Ermüdungsprüfungen konnten die Forscher beispielsweise Kleb- und Zwischenfaserbrüche, Schäden in der Gurt-Steg-Verklebung, Risse in der Hinterkante von Rotorblättern, aber auch fehlerhafte Verklebungen im Wurzelbereich orten. Der Praxistest unter Realbedingungen steht noch aus: Er wird im Frühjahr 2018 im Offshore-Windpark Meerwind Süd | Ost vor Helgoland stattfinden. 

Große Rotorblattstrukturen permanent überwachen

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. Je nach Art und Position des Schadens kann zur näheren Untersuchung beispielsweise eine Außeninspektion des Rotorblattes mit Thermografieaufnahmen erfolgen.

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. Thermografiemessungen zur Strömungsvisualisierung an drehenden Onshore-Windenergieanlagen setzen Deutsche WindGuard Engineering GmbH und BIMAQ schon seit einigen Jahren erfolgreich ein. Die Herausforderung besteht nun darin, das Verfahren Offshore-tauglich zu machen.


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Datum:
06.12.2017
Unternehmen:
Bilder:
Seilpartner GmbH

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