DE19713583A1 - Verfahren und System zur Bestimmung der Lebensdauerressourcen einer Maschine insbesondere einer Windkraftanlage in der Betriebsführung zur optimalen Nutzung in der Betriebszeit - Google Patents
Verfahren und System zur Bestimmung der Lebensdauerressourcen einer Maschine insbesondere einer Windkraftanlage in der Betriebsführung zur optimalen Nutzung in der BetriebszeitInfo
- Publication number
- DE19713583A1 DE19713583A1 DE19713583A DE19713583A DE19713583A1 DE 19713583 A1 DE19713583 A1 DE 19713583A1 DE 19713583 A DE19713583 A DE 19713583A DE 19713583 A DE19713583 A DE 19713583A DE 19713583 A1 DE19713583 A1 DE 19713583A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- evaluation method
- loads
- machine
- loadings
- dynamic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/70—Application in combination with
- F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/331—Mechanical loads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
- F05B2270/821—Displacement measuring means, e.g. inductive
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und ein System zur Bestimmung der
Lebensdauerressourcen einer Maschine wie beispielsweise einer Windkraftanlage als
Entscheidungsgrundlage für die Betriebsführung mit dem Ziel die Energiegewinnung so
zu optimieren, daß die konstruktiv und mit den gewählten Bauteilwerkstoffen gegebene
Lebensdauerressource im vorgesehenen investiven Nutzungszeitraum ausgeschöpft
werden kann.
Das Betreiben von Windkraftanlagen geschieht gegenwärtig in den folgenden
unterschiedlichen Betriebsweisen: In einfachster Weise werden sie bis zum Auftreten
einer Störung betrieben. Sodann erfolgt eine Wartungsmaßnahme, die die technische
Betriebsfähigkeit wieder herstellt.
Bei Windparks, die zumeist mehrere Windkraftanlagen gleichen Typs umfassen, erfolgt
eine regelmäßige prophylaktische Wartung.
Andere Windkraftanlagen werden Wartungsmaßnahmen unterzogen, die aus dem über
Diagnosemaßnahmen ermittelten technischen Zustand abgeleitet werden. Bei der
letzteren Vorgehensweise wird eine bessere Handlungsfreiheit in der Betriebsführung in
dem Sinne erreicht, daß der Zeitpunkt notwendiger Wartungsmaßnahmen
vorausschauend in eine windarme Betriebsphase gelegt werden kann.
Den unterschiedlichen Vorgehensweisen ist gemeinsam, daß nur der Zeitpunkt einer
Wartungsmaßnahme in das Feld der Entscheidungsmaßnahmen rückt, nicht jedoch
zugleich der verbleibende Handlungsraum für den Einsatz der Anlage zum gedachten
Zweck der Energiegewinnung aufgezeigt wird.
Die Zielstellung der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und eines
Systems, mit dem eine Bestimmung der verbleibenden Lebensdauerressourcen der
Anlage möglich ist und deren Kenntnis die sachkundige Entscheidung über den weiteren
Betrieb der Anlage bis zur nächsten Wartung, erforderlichenfalls unter Berücksichtigung
weiterer Diagnoseinformationen, ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht in der meßtechnischen Erfassung eines oder
mehrerer für die Anlage typischer betriebsdynamischer Signale, gewonnen an einem
oder mehreren im Hauptkraftfluß liegenden repräsentativen Bauteilen. Zu den
erfindungsgemäßen Merkmalen gehören weiterhin die rechentechnische Zerlegung der
Signale nach Frequenz- und Amplitudenanteilen in einem zweckmäßigen
Klassifizierungsraster, die anschließende geordnete Ablage der kumulierten Anteile in
einer mehrdimensionalen Wertematrix, die zu den Entwurfslastkollektiven und
Dauerfestigkeitswerten der vermessenen Bauteile in Beziehung gesetzt wird. Aus dem
Vergleich zwischen der Entwurfsdauerfestigkeit und den so ermittelten aufgetretenen
Betriebslasten wird die noch verbliebene Lebensdauerressource abgeleitet, die als
Basisinformation für den weiteren Betrieb der Anlage unter wechselnden äußeren
Belastungen zur Verfügung steht.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel einer
Windenergieanlage, WEA, erläutert. Es stellen dar:
- - Bild 1: den prinzipiellen Aufbau des Triebstrangs einer Horizontalachs- Windenergieanlage mit den Meßstellen Mi, ni sowie der Meßstelle am Generator für Spannung U, Stromstärke I und Frequenz f,
- - Bild 2: die zerlegten Amplituden- und Frequenzanteile der gemessenen Wechsellasten im Triebstrang, differenziert für unterschiedliche Generatorlasten,
- - Bild 3: ein Entwurfs-Lastkollektiv für die Bauteildimensionierung für einen typischen Betriebsfall mit den zulässigen Höchstlasten innerhalb der Dauerfestigkeitslinie und der Summe aller zulässigen Lastwechselzahlen innerhalb der Auslegungsbetriebszeit der Anlage sowie zwischen dem Entwurfslastkollektiv und der Dauerfestigkeitslinie die freie Lebensdauerressource,
- - Bild 4: das System der Verwaltung der Lebensdauerressourcen auf der Grundlage der Messung und Auswertung der erlebten Betriebslasten.
Die WEA stellt ein drehschwingungsfähiges System dar, das je nach Drehzahl und
Belastung der Anlage eine Zwangserregung erfährt und dabei charakteristische Spektren
von Drehschwingungen aufweist. Diese Drehschwingungsspektren können an
geeigneten Stellen des Triebstrangs gemessen und über geeignete Auswerteverfahren in
Frequenz- und Amplitudenanteile zerlegt werden. Der Auslegung der Anlage wurden
bestimmte Lastkollektive zugrunde gelegt, die von der Häufigkeit der verschiedenen
Windgeschwindigkeiten am Windstandort ausgehen und in Wechsellasten der
beanspruchten Bauteile umgerechnet werden. Zusammen mit der vorgesehenen
Nutzungsdauer der Anlage werden die auftretenden Wechsellasten ermittelt, die für die
Bauteildimensionierung und die Auswahl der Werkstoffe wichtig sind. Insbesondere sind
die Bauteile der Anlage nach der sogenannten Jahrhundert-Böe auszulegen.
Da die erwarteten Windgeschwindigkeiten häufig nicht eintreffen, ergeben sich
Lebensdauerressourcen, die dann ungenutzt bleiben, wenn aus Gründen des technischen
Fortschritts die WEA vor Ablauf ihrer vorgesehen Nutzungsdauer wieder rückgebaut
wird.
Mit der meßtechnischen Erfassung der erlebten Lastwechsel an repräsentativen
Bauteilen im Hauptkraftfluß kann bei Starkwindsituationen gegebenenfalls eine
Entscheidung zugunsten der Nutzung der angebotenen Windenergie ohne
Beeinträchtigung der technischen Sicherheit der Anlage getroffen werden.
In der einfachen Konfiguration besteht das System des Ressourcen-Managers aus der
Meßeinrichtung für die Drehzahl und der Drehwechselamplitude des Triebstrangs, einer
rechentechnischen Klassiereinrichtung für Wechsellasten sowie einem Rechensystem zur
Auswertung und Ressourcenverwaltung. Das System kann auch - wie bereits
vorgeschlagen - durch das mathematische Modell des Drehschwingungssystems der
WEA gestützt werden.
Claims (3)
1. Verfahren und System zur Nutzung der Lebensdauerressourcen einer Maschinenanlage
dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzanteile derart zerlegt werden, daß die in der Anlage
auftretenden dynamischen Wechsellasten aufsummiert und in geordneter Reihenfolge mit den
der Festigkeitsauslegung der Anlage zugrunde gelegten Dauerfestigkeitskennlinien verglichen
werden können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung an Bauteilen erfolgt,
die durch ihre Lage im Hauptkraftfluß in der Festigkeitsauslegung der Anlage auf der
Grundlage von Auslegungs-Lastkollektiven berechnet wurden und ihre Beanspruchungen
somit repräsentativ sind für die auftretenden Betriebslasten
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebslasten an mindestens
einer Stelle der Anlage durch eine im Dauerbetrieb arbeitende sensorische Einrichtung so
gemessen werden, daß eine Zerlegung der dynamischen Betriebslasten in Amplituden- und
Frequenzanteile ständig erfolgen kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19713583A DE19713583A1 (de) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | Verfahren und System zur Bestimmung der Lebensdauerressourcen einer Maschine insbesondere einer Windkraftanlage in der Betriebsführung zur optimalen Nutzung in der Betriebszeit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19713583A DE19713583A1 (de) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | Verfahren und System zur Bestimmung der Lebensdauerressourcen einer Maschine insbesondere einer Windkraftanlage in der Betriebsführung zur optimalen Nutzung in der Betriebszeit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19713583A1 true DE19713583A1 (de) | 1998-10-08 |
Family
ID=7825218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19713583A Withdrawn DE19713583A1 (de) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | Verfahren und System zur Bestimmung der Lebensdauerressourcen einer Maschine insbesondere einer Windkraftanlage in der Betriebsführung zur optimalen Nutzung in der Betriebszeit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19713583A1 (de) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10022129A1 (de) * | 2000-05-06 | 2001-11-29 | Aloys Wobben | Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens |
WO2003029648A1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Ulrik Husted Henriksen | A method and a computer system for handling operational data of wind power plants |
EP1930855A2 (de) * | 2006-12-08 | 2008-06-11 | General Electric Company | Verfahren und System zum Schätzen der Lebensdauer eines Getriebes |
CN101493864A (zh) * | 2008-01-24 | 2009-07-29 | 通用电气公司 | 分析风力田的性能的***和方法 |
EP1612458A3 (de) * | 2004-06-28 | 2009-11-18 | General Electric Company | System und Verfahren zur Überprüfung des Zustandes eines Antriebstranges |
WO2010069318A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | Vestas Wind Systems A/S | Wear-out pattern recognition |
ITBO20100084A1 (it) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | Dinamic Oil S P A | Metodo di collaudo della durata di riduttori di velocita' e simili |
WO2012107051A1 (en) * | 2011-02-08 | 2012-08-16 | Vestas Wind Systems A/S | Assessing remaining useful life for portions of wind turbine support structures |
US8577509B2 (en) | 2009-06-24 | 2013-11-05 | Vestas Wind Systems A/S | Method and a system for controlling operation of a wind turbine |
CN112483334A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-12 | 重庆科凯前卫风电设备有限责任公司 | 基于边缘计算的风电机组智能控制方法 |
-
1997
- 1997-04-02 DE DE19713583A patent/DE19713583A1/de not_active Withdrawn
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10022129A1 (de) * | 2000-05-06 | 2001-11-29 | Aloys Wobben | Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens |
DE10022129C2 (de) * | 2000-05-06 | 2002-04-18 | Aloys Wobben | Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens |
WO2003029648A1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Ulrik Husted Henriksen | A method and a computer system for handling operational data of wind power plants |
US7099800B2 (en) | 2001-09-28 | 2006-08-29 | Neg Micon Control Systems A/S | Method and a computer for handling operational data of wind power plants |
EP1612458A3 (de) * | 2004-06-28 | 2009-11-18 | General Electric Company | System und Verfahren zur Überprüfung des Zustandes eines Antriebstranges |
EP1930855A2 (de) * | 2006-12-08 | 2008-06-11 | General Electric Company | Verfahren und System zum Schätzen der Lebensdauer eines Getriebes |
EP1930855A3 (de) * | 2006-12-08 | 2008-07-09 | General Electric Company | Verfahren und System zum Schätzen der Lebensdauer eines Getriebes |
CN101196432B (zh) * | 2006-12-08 | 2011-11-02 | 通用电气公司 | 用于估计变速箱寿命的方法和*** |
US7914250B2 (en) | 2006-12-08 | 2011-03-29 | General Electric Company | Method and system for estimating life of a gearbox |
EP2085843A3 (de) * | 2008-01-24 | 2011-02-02 | General Electric Company | Verfahren und System zur Analyse der Leistung eines Windparks |
EP2085843A2 (de) * | 2008-01-24 | 2009-08-05 | General Electric Company | Verfahren und System zur Analyse der Leistung eines Windparks |
CN101493864A (zh) * | 2008-01-24 | 2009-07-29 | 通用电气公司 | 分析风力田的性能的***和方法 |
CN101493864B (zh) * | 2008-01-24 | 2014-07-09 | 通用电气公司 | 分析风力田的性能的***和方法 |
WO2010069318A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | Vestas Wind Systems A/S | Wear-out pattern recognition |
US8577509B2 (en) | 2009-06-24 | 2013-11-05 | Vestas Wind Systems A/S | Method and a system for controlling operation of a wind turbine |
ITBO20100084A1 (it) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | Dinamic Oil S P A | Metodo di collaudo della durata di riduttori di velocita' e simili |
WO2011101306A1 (en) | 2010-02-17 | 2011-08-25 | Dinamic Oil S.P.A. | Method for testing the life-time of gear drives and the like |
WO2012107051A1 (en) * | 2011-02-08 | 2012-08-16 | Vestas Wind Systems A/S | Assessing remaining useful life for portions of wind turbine support structures |
US9846976B2 (en) | 2011-02-08 | 2017-12-19 | Vestas Wind Systems A/S | Assessing remaining useful life for portions of wind turbine support structures |
CN112483334A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-12 | 重庆科凯前卫风电设备有限责任公司 | 基于边缘计算的风电机组智能控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1634368B1 (de) | Verfahren und dämpfungsvorrichtung zur dämpfung einer torsionsschwingung in einem rotierenden antriebsstrang | |
DE10113038C2 (de) | Turmschwingungsüberwachung | |
DE19713583A1 (de) | Verfahren und System zur Bestimmung der Lebensdauerressourcen einer Maschine insbesondere einer Windkraftanlage in der Betriebsführung zur optimalen Nutzung in der Betriebszeit | |
DE102013202261A1 (de) | Verfahren zum Überprüfen des Betriebs einer Windenergieanlage und Windenergieanlage | |
DE102018116443A1 (de) | Verfahren zum Steuern eines Windparks | |
DE69703622T2 (de) | Giersteuerung und mit dieser giersteuerung ausgerüstete windkraftanlage | |
WO2019229172A1 (de) | Sensoranordnung für eine windkraftanlage | |
DE69306127T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur detektion und dämpfung von transienten schwingungen mit einer eigenfrequenz oder in der nähe derselbigen für ein system zur energieübertragung | |
DE102011057175A1 (de) | Verfahren zur Schwingungsmessung an Rotorblättern von Windenergieanlagen | |
DE102015206515A1 (de) | Verfahren zum Bestimmen einer Restlebensdauer einer Windenergieanlage | |
DE202008006322U1 (de) | Windkraftanlage | |
DE19534404A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung des technischen Zustandes einer Windkraftanlage | |
DE112018005613T5 (de) | Diagnosevorrichtung und diagnoseverfahren | |
WO2020187832A1 (de) | Unwetterfrühwarnverfahren und unwetterfrühwarnvorrichtung | |
WO2006007891A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur anregung einer torsionsschwingung in einem rotierenden antriebsstrang | |
DE102015004393A1 (de) | Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage | |
AT521884A1 (de) | Verfahren zum Wechseln eines Gleitlagerelementes einer Rotorlagerung einer Windkraftanlage, sowie Gondel für eine Windkraftanlage | |
WO2016166017A1 (de) | Verfahren zum bestimmen einer restlebensdauer einer windenergieanlage | |
CH638919A5 (de) | Verfahren zur ueberwachung der lokalen leistungsdichte in kernreaktoren. | |
WO2005085602A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur detektierung von verunreinigungen an turbinenbauteilen | |
WO1999035479A1 (de) | Verfahren zur automatisierten diagnose von diagnoseobjekten | |
WO2021170434A1 (de) | Verfahren zur zustandsüberwachung eines antriebsstrangs oder turms einer windenergieanlage und windenergieanlage | |
EP3238338A1 (de) | Verfahren sowie vorrichtung zum überwachen des betriebes einer stromerzeugungsanlage | |
EP0642682B1 (de) | Verfahren zur verarbeitung von mittels aktiver und passiver aufnehmer erfasster analoger und binärer messgrössen in einer vorwiegend elektrische energie erzeugenden anlage | |
EP3983670A1 (de) | Verfahren zum steuern einer windenergieanlage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |