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Zustandsüberwachung an Rotorblättern von Windkraftanlagen mittels Schallemissionsanalyse

Monitoring of wind turbine rotor blades using acoustic emission technique
 
: Schubert, Lars; Schulze, Eberhard; Weihnacht, Bianca; Henker, Tobias; Frankenstein, Bernd

VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung -GPP-:
10. VDI-Fachtagung Schwingungen von Windenergieanlagen 2019 : Bremen, 04.-05. Juni 2019
Düsseldorf: VDI-Verlag, 2019 (VDI-Berichte 2346)
ISBN: 978-3-18-092346-8
S.57-84
Fachtagung Schwingungen und Windenergieanlagen <10, 2019, Bremen>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IKTS ()
Schallemission; wind turbine; rotor blade; acoustic emission; Rotorblatt; Windkraftanlage

Abstract
Im Rahmen der wachsenden Bedeutung alternativer Energieerzeugung stellen Rotorblätter Bauteile von besonderer Relevanz an Windenergieanlagen dar. Hier ist im bundesdeutschen Durchschnitt alle 4 Jahre mit einem Strukturversagen zu rechnen. Seit mehr als 10 Jahren wurde an der Entwicklung eines Messsystems gearbeitet, dass mit Hilfe von speziellen piezo-elektrischen Sensoren die durch Belastungen bzw. Schäden in der Struktur hervorgerufenen Schallemissionssignale aufzeichnen und interpretieren kann. Diese Ultraschallereignisse werden über die Zeit gesammelt, eine Häufigkeitsverteilung ermittelt und hieraus ein Schadens-fortschritt abgeleitet. Aufgrund der Blitzschutzproblematik in den Rotorblättern geschieht die Energie- und Datenübertragung zwischen Sensoren und Basisstation an der Blattwurzel über eine optische Verkabelung. Im Rahmen der Systementwicklung wurden zerstörende Bauteilversuche im Labormaßstab durch Zug- und 4-Punkt-Biegeversuche durchgeführt, dabei Schallemissionsereignisse detektiert und relevante Signalparameter zur Schadensidentifikation ermittelt. Weiterhin erfolgten mehrere dynamische Full-Scale-Fatique-Tests von Rotorblättern, die mittels Schallemissions-analyse begleitet wurden. Inzwischen sind erste auf optischer Verkabelung beruhende Mess-systeme im Einsatz. Der Beitrag stellt den Entwicklungsstand der optischen Messtechnik vor und diskutiert sowohl die Ergebnisse der Strukturtests als auch aktuelle Erkenntnisse der Messungen auf einer drehenden Anlage.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-555186.html