Zustandsüberwachung an Rotorblättern von Windkraftanlagen mittels Schallemissionsanalyse

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.