Ein neuer Ansatz für die Echtzeitüberwachung des strukturellen Zustands von Windkraftanlagenkomponenten bei Turbulenzen ist verfügbar.
Die Physiker haben nun eine neue Methode zur Analyse der elastischen Eigenschaften von mechanischen Strukturen entwickelt, die Störungen ausgesetzt sind, ähnlich den Turbulenzen, die Windturbinen betreffen. Diese Ergebnisse werden in Kürze von Philip Rinn und seinen Kollegen am ForWind-Zentrum für Windenergieforschung der Universität Oldenburg in EPJ B veröffentlicht.
Ein erheblicher Prozentsatz der Kosten für Windenergie ist auf den Ausfall von Windenergieanlagen zurückzuführen, da Komponenten unter turbulenten Luftströmungsbedingungen geschwächt sind und ausgetauscht werden müssen. Die Herausforderung für das Team bestand darin, eine Methode zu finden, mit der die Ermüdung der Windkraftanlagenteile erkannt werden kann, ohne dass die einzelnen Komponenten entfernt werden müssen und während die Turbine in Betrieb ist.
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Bisher haben sich Standardmethoden auf die sogenannte Spektralanalyse gestützt, die den unterschiedlichen Frequenzgang untersucht. Diese Messungen werden jedoch durch die turbulenten Arbeitsbedingungen verfälscht. Infolgedessen erkennen diese Erkennungsmethoden häufig nur wirklich große Schäden, wie z. B. einen Riss, der mehr als 50 Prozent einer Klinge bedeckt. Die Autoren verwendeten einen einfachen Versuchsaufbau von unbeschädigten und beschädigten Balkenstrukturen und setzten sie Anregungen aus, die ein Element von störenden Vibrationen oder Geräuschen enthalten, die von verschiedenen turbulenten Windbedingungen verursacht wurden.
Die von ihnen entwickelte Analysemethode ermöglichte es ihnen, zwischen der Dynamik, die mechanischen Eigenschaften wie der Steifheit der Schaufel zuzuschreiben ist, und der Dynamik, die störenden Geräuschen wie Turbulenzen zuzuschreiben ist, zu unterscheiden. Die Autoren zeigten, dass sie die sich ändernden mechanischen Eigenschaften des Trägermaterials anhand einer Analyse der mechanischen Schwingungen präzise erfassen konnten. Wenn das Verfahren weiter verfeinert wird, kann dies letztendlich verwendet werden, um beispielsweise Materialermüdung oder nicht angezogene Schrauben zu identifizieren und auf komplexere Strukturen wie Fahrzeug- oder Flugzeugteile anzuwenden.
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