Beschreibung

Windenergieanlangen sind für eine Laufzeit von mindestens 20 Jahren ausgelegt. Die Möglichkeit einer Verlängerung besteht, wenn die Auslegungslebensdauer nicht ausgenutzt wurde. Im Rahmen des Projekts wird ein Verfahren entwickelt, das herkömmliche Gutachten grundlegend weiterentwickelt. Herkömmliche Ansätze basieren auf generischen Rotorblatt-Balkenmodellen, was zu Einschränkungen bei der präzisen Analyse der Restlebensdauer führt. Besonders die Rotorblätter beeinflussen die Gesamtleistung entscheidend. Durch exakte Bestimmung der strukturdynamischen und aerodynamischen Eigenschaften können Sicherheitsabschläge erheblich reduziert werden.
Das Teilprojekt „Optische 3D-Messtechnik“ am IAPG konzentriert sich auf die kontaktlose Vermessung der Geometrie und strukturellen Eigenschaften von Rotorblättern. Zur Erfassung der Modaleigenschaften kommen mehrere optische 3D-Messtechniken zum Einsatz, die eine präzise Analyse der dynamischen Blattbewegungen ermöglichen.

Erfassung Geometrie

Für die Geometrievermessung kommen mehrere Laserscanner im 3D-Modus zum Einsatz, die eine vollständige Punktwolke des Rotorblatts in kurzer Zeit erfassen und die Grundlage für weiterführende Berechnungen bilden. Das Rotorblatt wird dazu im Stillstand erfasst.

Erfassung dynamischer Eigenschaften

Auch bei den dynamischen Eigenschaften des Rotorblatts erfolgt die Messung zunächst im Stillstand. Hierbei werden vom Verbundpartner, dem Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme, Beschleunigungssensoren am Rotorblatt angebracht, und mit einem Modalhammer werden Schwingungen angeregt. Die gemessenen Daten dienen als Referenz für die Analyse.
Um den Aufwand der dynamischen Eigenschaften zu reduzieren werden Verfahren der Lasermesstechnik und der Photogrammetrie eingesetzt. Ein Laserscanner im 2D-Modus wird verwendet, um entlang der Blattlängsachse ein Profil zu erzeugen, aus dem die dynamischen Eigenschaften des Rotorblatts abgeleitet werden.

Weiterhin wird der Fächersensors (System bestehend aus vier Distanzmessern) eingesetzt, um punktuelle Schwingungen am Rotorblatt zu messen.

Für photogrammetrische Verfahren werden Kreismarken am Rotorblatt angebracht, die von Highspeed-Kameras erfasst werden. Diese ermöglichen es, die Schwingungen des Blatts an den Markierungen zu berechnen. Um die relative Orientierung der Kameras zu bestimmen, wird ein virtuelles Testfeld verwendet, welches mit einer Drohne erstellt wird.