2021-09-01  –  2024-08-31

679.557,52 EUR

Ruhr-Universität Bochum - Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik - Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik, Bochum, Nordrhein-Westfalen

03EE3042A

Windenergieanlagen - sonstige Komponenten [EB1215]

01225421/1  –  inVETra - Intelligente Verbindungselemente in Tragstrukturen und Antriebsstrang von Windenergiekonvertern

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)

Energie

Im Verbundprojekt inVETra wird ein innovatives Condition Monitoring System (CMS) basierend auf einem neuartigen Sensorkonzept für den Einsatz in Windenergiekonvertern (WEK) entwickelt. Die Kerninnovation liegt einerseits in der Entwicklung einer Sensorschraube, bei der genormte Schrauben als Sensorträger zum Einsatz kommen und mit einem Messwandler sowie einer Auswerteelektronik ausgestattet sind und andererseits in dem dynamisch nachgeführten CMS. Als ohnehin elementares Verbindungselement werden die Sensorschrauben in den WEK-Tragstrukturen sowie Antriebsstrangkomponenten integriert. Dabei werden gezielt an geeigneten Messstellen Schraubverbindungen durch Sensorschrauben substituiert. Diese liefern hochaufgelöste Abbilder der einwirkenden Kräfte, welche mithilfe des speziell für die Sensorik konzipierten CMS neben der direkten Schraubüberwachung vor allem detaillierte Rückschlüsse auf die resultierenden Belastungskollektive sowie den Zustand einzelner betriebskritischer Tragstruktur- und Antriebsstrangkomponenten gibt. Ein dynamisches Modell der kompletten Anlage wird auf Basis der erfassten Zustandsgrößen kontinuierlich nachgeführt und adaptiert. Hierdurch stehen dynamische Beobachterstrukturen zur Verfügung, die mit den hochaufgelösten Daten der intelligenten Verbindungselemente sowie vorliegender Messdaten der Windverhältnisse und des Netzzustandes, die entstehenden Belastungskollektive bestimmen und rekonstruieren. Die adaptiven Modell- und Beobachterstrukturen des CMS ermöglichen eine frühzeitige Detektion von Ausfällen sowie eine Abschätzung der Restlebensdauer der Anlage und ihrer Komponenten. Durch Einsatz der intelligenten Verbindungselemente mit hochdynamischem und systemübergreifendem CMS wird insgesamt ein längerer, wartungsarmer und kosteneffizienter Anlagenbetrieb erzielt. In diesem Teilvorhaben wird das innovative CMS konzipiert, umgesetzt und durch kleinmaßstäbliche Versuche validiert.