DE102005011256A1 - Building structure condition inspection method for wind power plant, involves using evaluating unit to compute life span of building structure based on static values converted from measured values of sensors set in different building parts - Google Patents

Abstract

The method involves arranging measuring sensors in different parts of the building of a wind power plant for static computation, and using an evaluation unit for continuously indicating ratings indicating building structural condition. The evaluating unit computes the life span of the building structure based on the static values converted from the measured values obtained from the measuring sensors.

Description

Einleitung introduction

Windenergieanlagen unterscheiden sich durch ihre auf dem Turmkopf befindlichen drehenden Maschine von anderen Bauwerken. Dieses hat zur Folge, dass das Windenergiebauwerk sich seine Lasten, insbesondere dynamische Ermüdungslasten, selbst erzeugt. Schwingungen mit einer Anzahl von 10⁸–10⁹ sind die hierbei Regel. Das bedeutet, dass dieses Bauwerk in den meisten Fällen durch die Ermüdungslasten dimensioniert wird.Wind turbines differ from other structures due to their rotating machine located on the top of the tower. This has the consequence that the wind energy plant itself generates its loads, in particular dynamic fatigue loads. Vibrations with a number of 10 ⁸ -10 ⁹ are the rule here. This means that this structure is in most cases dimensioned by the fatigue loads.

Die Auslegung von Windenergieanlagen erfolgt für 20 Jahre, wonach die Ermüdungslasten rechnerisch das Material und die Verbindungsmittel bezüglich der ertragbaren Schwingungen ausgenutzt haben. Diese rechnerischen Annahmen sind in der Regel konservativ, da hierbei ein breites Spektrum von unterschiedlichen Standorten, verbunden mit unterschiedlichen Ermüdungslasten, abgedeckt werden muss. Anhand einer permanenten Überwachung der Ermüdungssituation der Struktur und der Verbindungsmittel können solche konservativen Ansätze überprüft und eine definierte Restlebensdauer bestimmt werden.The Design of wind turbines takes place for 20 years, after which the fatigue loads arithmetically the material and the connecting means with respect to have taken advantage of sustainable vibrations. These mathematical assumptions are usually conservative, as this is a broad range of different locations, combined with different fatigue loads, must be covered. Based on a permanent monitoring of the fatigue situation The structure and the connecting means can be checked such conservative approaches and a defined residual life can be determined.

Gegenstand und Ziel der Erfindung Object and objective of invention

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung und Restlebensdauerbestimmung der Struktur (Turm, Maschinenhaus, Gründung) von Windenergieanlagen. Hiermit ist die Zustandsüberwachung der Verbindungsmittel, wie Flansche, Schrauben, Schweißnähte, Vorspannelemente, und von Stahl- und Betonsegmenten gemeint, sowie die rechnerische Bestimmung der Restlebensdauer dieser Komponenten.object The invention relates to a method for monitoring and residual life determination of Structure (tower, machine house, foundation) of wind turbines. This is the condition monitoring connecting means, such as flanges, screws, welds, pretensioners, and meant by steel and concrete segments, as well as the computational Determination of the remaining life of these components.

Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das den Zustand der Struktur einer Windenergieanlage zu jedem Zeitpunkt analysiert und deren Restlebensdauer bestimmt, um Wartungsmaßnahmen und wiederkehrende Prüfungen zu vereinfachen sowie die gemessenen Zustände mit denen aus den theoretischen Ansätzen (Statik, Lastensimulationen, Finite-Element-Analysen) zu vergleichen, oder mit den gemessenen Größen eigenständige Untersuchungen durchzuführen (z.B. Materialprüfungen mit gemessenen Lasten), die die Restlebensdauer der Komponenten bestimmen. Mit diesem Verfahren lassen sich statische und dynamische Analysen durchführen, die die in der Planungsphase durchgeführten Nachweise und erforderlichen Dokumente (Einzelprüfung, Typenprüfung) dann ersetzen können.aim of this invention is the provision of a method which determines the condition the structure of a wind turbine at any time and their remaining life is determined to be maintenance and recurring exams simplify as well as the measured states with those from the theoretical approaches (Statics, load simulations, finite element analyzes) or with the measured quantities independent investigations perform (e.g., material testing with measured loads), which is the residual life of the components determine. With this method can be static and dynamic Perform analyzes, the evidence provided during the planning phase and required Documents (individual examination, Type test) then replace.

Bisher werden an einer Windenergieanlage mit vielen unterschiedlichen Verfahren die drehenden Maschinenkomponenten ständig überwacht und bei einer Störung oder einer Veränderung wird ein Signal an dem Betreiber weitergegeben. Im Allgemeinen wird hierbei von Condition Monitoring Systemen gesprochen. Dieses Monitoring wird mit Hilfe von Geräusch- oder Schwingungsmessungen durchgeführt. Weicht diese Messung von dem Referenzsignal höher als vorher definiert ab, so wird eine Warnmeldung weitergegeben.So far be on a wind turbine with many different procedures the rotating machine components constantly monitored and in case of failure or a change a signal is passed on to the operator. In general, will in this case spoken of condition monitoring systems. This monitoring is done with the help of noise or vibration measurements carried out. differs this measurement of the reference signal is higher than previously defined, so a warning message is passed.

Messungen an der Struktur werden für die Validierung von theoretisch angenommenen Größen und zwecks einer Zertifizierung von Windenergieanlagen durchgeführt. Diese Messkam pagnen erstrecken sich über einen kurzen Zeitraum, der weit unter der Lebensdauer der Windenergieanlage liegt.measurements be at the structure for the validation of theoretically assumed quantities and for the purpose of certification carried out by wind turbines. These measuring campaigns are spread over a short period, which is far below the life of the wind turbine.

Erfindungsgemäße Lösung Inventive solution

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in der Verwendung von allgemeinen Sensoren, die die Beanspruchung an unterschiedlichen Stellen des Turmes, der Gründung und des Maschinenhauses oder an den Verbindungsmitteln aufnehmen und in der Verwendung einer speziellen Software, die die Beanspruchungszeitschriebe auswertet. Diese ausgewerteten Beanspruchungszeitschriebe werden mit genormten, statistischen und allgemeinen analytischen Methoden so weiterverarbeitet, dass der Zustand der Strukturkomponenten sowie deren Restlebensdauer zu jeder Zeit im Betrieb der Windenergieanlage bekannt sind.The inventive solution of Task is the use of general sensors, the the stress at different points of the tower, the foundation and of the machine house or on the connecting means and record in the use of special software that the claim time records evaluates. These evaluated stress time records will be with standardized, statistical and general analytical methods processed so that the state of the structural components as well as their Residual life known at any time in the operation of the wind turbine are.

Es ist nicht erforderlich, eine gewisse Anzahl von Sensoren an unterschiedlichen Stellen zu installieren. Die Genauigkeit der Zustandsermittlung und der Restlebensdauer wird durch eine hohe Anzahl von Sensoren gesteigert, wobei eine Analyse der Restlebensdauer auch ohne Sensoren mit mathematischen Methoden durchgeführt werden kann. Diese Analyse kann mit den Betriebsgrößen der Windenergieanlage Generatordrehzahl, Generatorleistung und Blattwinkel (Pitchwinkel) erfolgen.It is not required, a certain number of sensors at different Bodies to install. The accuracy of the state determination and the remaining life is due to a high number of sensors increased, with an analysis of the remaining life even without sensors can be done with mathematical methods. This analysis can with the operating sizes of Wind turbine generator speed, generator power and blade angle (Pitch angle).

Die Auswertung der Zeitschriebe kann entweder an der Windenergieanlage selber mit Hilfe einer Software auf einem zur Verfügung stehenden Rechner erfolgen, oder mit einer Onlineverbindung an einem anderen Ort realisiert werden.The Evaluation of time records can either be at the wind turbine yourself with the help of a software on an available computer carried out or realized with an online connection at another location become.

Claims (1)

Verfahren zur Überprüfung des baulich-strukturellen Zustands einer Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, an unterschiedlichen Stellen der Anlage, in für die statische Berechnung wesentlichen Bereichen, Messwertaufnehmer angeordnet sind, die kontinuierlich Belastungswerte aufnehmen und zu einer Auswerteeinheit melden, wobei weiter die Auswerteeinheit die gemessenen Werte zur Berechnung einer Restlebensdauer der Anlage hinsichtlich der Statik verarbeitet.Method for checking the structural-structural condition of a wind turbine, thereby characterized in that several, at different points of the system, in the areas essential for the static calculation, transducers are continuously record the load values and report to an evaluation unit, wherein further the evaluation unit processes the measured values for calculating a residual life of the system in terms of statics ,