Sensorik schützt WKA Rotorblatt vor Eis und Schäden

Details: Veröffentlicht: 20.10.2021; Zuletzt aktualisiert: 16.12.2023; Zugriffe: 6904

Bei dem Betrieb von Windenergieanlagen wird die Zustandsüberwachung von Rotorblättern immer wichtiger, um die Anlagensicherheit zu gewährleistern und sie kostengünstig zu betreiben. Das System Bladecontrol von Weidmüller erfasst den Zustand von jedem Rotorblatt. Damit lassen sich das Risiko teurer Reparaturen senken und die Windenergieanlage wirtschaftlicher betreiben.

Inhalt

Kontinuierliche Rotorblatt Überwachung
- Durchgehende Überwachung für schonenden Betrieb
- Neue Sensoren zur Eisdetektion der Rotorblätter
Neues Design setzt auf Industriestandards

Kontinuierliche Rotorblatt Überwachung

Die Rotorblätter einer Windkraftanlage sind einer Vielzahl von Umwelteinflüssen ausgesetzt. Diese können Schäden am Rotorblatt verursachen, die vom Boden aus nicht sichtbar sind wie z. B. Blattspitzenschäden durch Blitzeinschlag, Hinterkantenrisse, Stegablösungen oder Blattlagerschäden. Die sensible Bladecontrol Sensorik von Weidmüller erfasst kontinuierlich 365 Tage im Jahr den Zustand aller Rotor Blätter und nimmt bereits kleine Veränderungen wahr.

Miniatur Steckverbinder für sichere Signalübertragung

Beim Einsatz von der Windenergieanlagen Sensorik Bladecontrol sinkt das Risiko teurer Reparaturen und die Wirtschaftlichkeit der gesamten Windenergie Anlage steigt. Das Condition Monitoring System kann beispielsweise bei aktuellen 3 Megawatt Windenergie Anlagen Eigenschaften wie schwere Hinterkantenschäden der Rotorblätter erkennen – und zwar mehr als ein Jahr, bevor sie sich zeigen. Bei schwerwiegenderen Schäden sendet die Sensorik ein Signal an die Anlagensteuerung vom Windrad. Diese stoppt daraufhin die Anlage sofort und kann so einen Blattbruch verhindern.

Durchgehende Überwachung für schonenden Betrieb

Die Beschleunigungssensoren in jedem Rotorblatt erlauben genaue Messungen. Sie sind hochsensibel, mehrdimensional und kompakt in einem Modul untergebracht. Die Daten aus den Rotorblättern führt Bladecontrol in der Nabe zusammen und überträgt sie an die Gondel. Schäden werden erkannt und nach Schwere klassifiziert. Die gewonnenen Daten werden für eine weiterführende Analyse weitergeleitet. Parallel erfolgt die Übermittlung aller detektierten Schäden an das Monitoring Center von Weidmüller. Experten werten die Daten aus und stellen konkrete Handlungsempfehlungen für den Betreiber aus.

Neben direkten Schäden am Rotorblatt erkennt Bladecontrol auch lose Teile in Blatt und Nabe, aerodynamische Unwuchten sowie Pitch Fehlstellungen. So lassen sich notwendige Reparaturen optimal planen und Folgekosten vermeiden. Die durchgehende Überwachung ermöglicht einen schonenden Betrieb und bildet die Basis für Ertragssteigerung und eine längere Laufzeit.

Stecker Windkraftanlage | von Mini bis Mega

Die Anwender können sich mit dem Online Visualisierungstool Webvis über den Rotor Blatt und Anlagenzustand informieren. Eine intuitiv verständliche Ampellogik zeigt den Zustand jedes Rotorblattes an: Grün bedeutet normale Funktion, Gelb beschreibt leichte und Rot steht für schwere Schäden. Gleiches gilt für die Eisdetektion: Grün zeigt den eisfreien Zustand der Anlage an, Gelb einen Eisansatz und Rot die Vereisung und damit einen Anlagen Stopp.

Bladecontrol ist seit 2008 als Eisdetektor und seit 2013 auch als Überwachungssystem für die Rotor Blätter Schadenserkennung zertifiziert.

Neue Sensoren zur Eisdetektion der Rotorblätter

Sinkende Temperaturen sorgen im Winter für längere Stillstandzeiten von Windkraftanlagen. Sie schalten automatisch ab, wenn Eissensoren auf der Gondel Vereisungsgefahr signalisieren. Bladecontrol setzt auf modernste Sensoren zur Eiserkennung. Damit gestattet die Sensorik die Messung direkt am Rotorblatt.

Das System misst den Vereisungsgrad mit einem einfachen physikalischen Prinzip: Der Eisansatz verändert durch sein zusätzliches Gewicht das Eigenschwingungsverhalten vom Rotorblatt. Dadurch verringert sich die Frequenz der Schwingung. Wenn sich anhaftendes Eis an den Spitzen vom Rotorblatt mit bis zu 250 km/h löst, kann dieses bis zu 400 m weit fliegen. Deswegen verlangen die Behörde, dass die Anlagen ab einer Eisdicke von 1,5 bis 2 cm angeschaltet werden.

Kupplungen, Bremsen und Monitoring für die Windkraftanlage

Durch die hochsensiblen Sensoren und spezielle Auswertungsverfahren erreicht Bladecontrol eine Messauflösung der Eisdicke im mm Bereich. Eine Gefahr für die Umgebung entsteht gar nicht erst und das Risiko, eine Vereisung nicht zu bemerken oder eine nicht vereiste Anlage unnötig außer Betrieb nehmen zu müssen, geht gegen Null. Bladecontrol erkennt aber auch, wann die Gefahr vorüber ist. So kann die Windenergieanlage zu jeder Tages- und Nachtzeit automatisch wieder in Betrieb genommen werden. Der automatische Wiederanlauf ist behördlich anerkannt und von DNV zertifiziert.

Weidmüller hat bei der Entwicklung von den Sensoren zur Eisdetektion auf ein einfaches und sicheres Arbeiten der Servicetechniker geachtet. Das Arbeiten in engen Rotorblatt Bereichen entfällt und es bietet sich mehr Raum für Enteisungssysteme im Blattinneren. Vor allem in kalten Regionen verbessert die zuverlässige Eisdetektion in Kombination mit Rotorblatt Heizungen die Wirtschaftlichkeit von Wind Parks signifikant.

Neues Design setzt auf Industriestandards

Mit dem neuen Design setzt Weidmüller konsequent auf Industriestandards und wird damit flexibler und effizienter. Alternativ zur Funkverbindung kann mit der Integration der Evaluation Communication Unit (ECU) in die Hub Measurement Unit auch eine Einbindung über den Schleifring in die Gondel erfolgen.

Mit einfachen Befestigungssystemen wie Industriemagneten lässt sich das System einfach und schnell installieren. Mit der Umstellung auf DIN-Rail sind die Komponenten einfach austauschbar. Eine neue Heizung verbessert die Einsatzfähigkeit in kalten Klimazonen.

Weil grundsätzlich überall Standardprodukte aus dem Produktportfolio von Weidmüller zum Einsatz kommen, welche die intensiven Tests in den firmeneigenen Laboren durchlaufen haben, sind die Anlagen leicht skalierbar und offen für andere Condition-Monitoring-Systeme.

Bladecontrol eignet sich für Neuanlagen im On- und Offshore-Bereich von Windkraftanlagen und auch ältere Anlagen sind problemlos nachrüstbar. Es wurden bereits etwa 4300 Systemen installiert, die ca. 16.000 Betriebsjahre laufen.

Weidmüller stellt aus auf der SPS 2021.