Gesamtermudungstest eines Windkraftrotorblattes und begleitende Zustandsuberwachung basierend auf akustischen Verfahren

摘要

Am Fraunhofer Institut fur zerstorungsfreie Prufverfahren Dresden (IzfP-D) werden "Condition Monitoring Systeme" (CMS) fur die Zustandsuberwachung entwickelt. Ein solches System soll durch permanente Uberwachung eines Pruflings (Windkraftrotor, Flugzeugbauteile, Rohrleitungen) wahrend seines dauerhaften Einsatzes eine hohe Verfugbarkeit des Prufobjektes sichern. Damit kann ein Schadensfall (Rissentstehung, - ausbreitung, Delamination) fruhzeitig detektiert werden. Die fruhzeitige Einleitung von Reparaturmassnahmen ermoglicht die Erhohung der Lebensdauer der gesamten Anlage. Service- Standzeiten konnen reduziert werden. Derzeit erfolgt der Gesamtermudungstest eines 40 m langen Rotorblattes. Dieses ist einer statischen Vorlast ausgesetzt und wird um die Ruhelage in 2.000.000 Zyklen ausgelenkt. Fur die begleitende Zustandsuberwachung des Rotorblattes werden verschiedene akustische Verfahren genutzt: 1. NF-Verfahren: Blatteigenschwingungen werden kontinuierlich mit optischen Faser-Bragg-Gittern und piezoelektrischen Faserwandlern an uber 60 Blattpositionen uberwacht. 2. HF-Verfahren: Fur die Uberwachung von Steg- und Kantenverklebungen werden gefuhrte elastische Wellen im Frequenzbereich von 20kHz bis 100kHz genutzt. Diese Wellen werden gezielt durch Piezostacks und Piezofaserwandler in das Prufobjekt eingebracht. Der Vergleich der Messsignale zwischen ungeschadigtem und geschadigtem Zustand gibt Hinweis auf Art und Umfang der Schadigung. Neben dem gezielten Einbringen von gefuhrten Wellen wird der Zustand des Rotorblattes auch uber Schallemissionsmessungen ermittelt. Die Lokalisierung der Schallereignisse gibt Hinweise auf Schadigungsorte und damit besonders belastete Stellen. Der Beitrag beschreibt einfuhrend die HF-Verfahren und die eingesetzte Messtechnik. Die Durchfuhrung und die bisherigen Ergebnisse des Gesamtermudungstests sind Hauptinhalt des Beitrages. Abschliessend sind Stand der Versuche und Entwicklungstendenzen dargestellt.