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Lösung zur Sicherheitsüberwachung von Schwingungen an Windkraftanlagen-Gondeln und -Ausrüstung

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Sensor zur Überwachung von Schwingungen und Setzungen bei Windkraftanlagen

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Die Gondel einer Windkraftanlage beherbergt zentrale Komponenten des Antriebsstrangs wie Getriebe, Rotorwelle, Hauptlager und Generator. Während des Betriebs können Faktoren wie Windlasten, Verschleiß der Komponenten, Fehlausrichtung der Baugruppen, lose Schrauben und Schmierausfälle zu abnormen Schwingungen führen. Werden diese Probleme nicht frühzeitig erkannt, kann dies zu schwerwiegenden Störungen führen – wie gebrochene Zahnradzähne, Lagerfressen oder Generatorschäden –, was hohe Ersatzteilkosten, Verluste durch längere Ausfallzeiten und sogar Sicherheitsunfälle zur Folge haben kann. Dreiachsige Schwingungssensoren überwachen Schwingungsamplitude, Frequenz und Verschiebung durch die Erfassung von Daten in Echtzeit, ermöglichen so eine frühzeitige Fehlerwarnung und gewährleisten die Betriebssicherheit der Gondelausrüstung. Der Ruifen HFA360 Ethernet-Schwingungssensor verfügt über einen Frequenzbereich von 10 Hz bis 10 kHz und deckt damit die charakteristischen Fehlerfrequenzen von Windkraftanlagen-Antriebssträngen ab. Diese Sensoren werden direkt an den Industrie-Switch der Gondel angeschlossen, wodurch zusätzliche Datenerfassungs- oder Wandlereinheiten überflüssig werden und der Verkabelungsaufwand in der Gondel reduziert wird.
Als saubere und erneuerbare Energiequelle findet die Windenergie zunehmend Beachtung. Die Windkrafttechnologie hat in den letzten Jahren rasante Fortschritte gemacht; dennoch kommt es gelegentlich noch zu Unfällen in Windparks. Jeder Vorfall verursacht den Beteiligten erhebliche wirtschaftliche Verluste. Daher sind die Erfassung und Analyse von Überwachungsdaten für den Betrieb und die Instandhaltung von Windparks von entscheidender Bedeutung geworden.

Setzungssensoren:

1. Langzeitüberwachung der Neigung des Turmfundaments (absolute und relative Neigung);

2. Langzeitüberwachung der ungleichmäßigen Setzung des Turmfundaments;

3. Überwachung des unteren Turmflansches und des Torsionswinkels an der Turmspitze.

Sensoren für Turmschwankungen/Oszillationen:

1. Überwachung des Torsionswinkels an der Rotorblattwurzel und des Oszillationsweges an der Blattspitze; Überwachung des Schwankwinkels und der Verschiebung an der Turmspitze;

2. Schwingungsüberwachung von Gondelkomponenten, einschließlich Getriebe, Niedrigdrehzahlwelle, hinterer/vorderer Generatorabdeckung, Hauptlager und Nabe.

Pitch-Überwachung: 1. Überwachung von Blattwinkelabweichungen aufgrund ungleichmäßiger Belastung; Echtzeit-Online-Überwachung von Sicherheitsabständen zur Verringerung von Unfallrisiken und als Datengrundlage für die Zustandsüberwachung der Struktur.

 Der Schwingungssensor AKP342B überwacht in Echtzeit Zeitbereichs- und Frequenzbereichsparameter der Turmstruktur unter Windlasten, darunter Frequenz, Amplitude, Verschiebung, Geschwindigkeit und dreiachsige Beschleunigung.

Hauptmerkmale:

• Integrierter dreiachsiger Beschleunigungssensor

• Beschleunigungsauflösung von 0,001 g

• Querachsenempfindlichkeit von 1 %

• Nichtlinearität von 0,5 % FS

• Bandbreite von 0,5–500 Hz

• RS485/RS232-Schnittstellen

• Unterstützt Modbus und 68 Protokolle.
Der Turmfuß-Setzungssensor FCA596L überwacht die Gesamtsetzung, die Differenzsetzung an bestimmten Punkten sowie die Setzungsraten in Echtzeit; eine Differenzsetzung kann direkt zu einer Neigung des Turms, einer zusätzlichen Belastung des Fundamentrings und zur Ermüdung der Schrauben führen, was in schweren Fällen das Risiko eines Turmeinsturzes mit sich bringen kann.

 Hauptmerkmale:

• 6,5 mA bei 12 V

• RS485-Ausgang

• Unterstützt Modbus und 68 Protokolle

• Schwingungsfrequenzbereich <12,5 Hz

• Langzeitstabilität von 0,02°.