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Sensorik

Predictive Maintenance: Sensoren überwachen Windräder in Echtzeit

| Autor/ Redakteur: Michael Kuran / Sariana Kunze

Unwetter, defekte Rotoren und andere Notfälle sind der Grund, warum Windräder ständig überwacht werden müssen. Smarte Sensorik gewährleistet dabei eine hohe Sicherheit und reduziert Wartungskosten.

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Damit Windkraftanlagen reiblungslos Strom produzieren können, ist eine zuverlässige Überwachung rund um die Uhr wichtig. Präzise Sensorik stellt die Überprüfung in Echtzeit sicher.
Damit Windkraftanlagen reiblungslos Strom produzieren können, ist eine zuverlässige Überwachung rund um die Uhr wichtig. Präzise Sensorik stellt die Überprüfung in Echtzeit sicher.
(Bild: gemeinfrei / CC0)

Die Kraft des Windes macht sich der Mensch seit jeher zunutze – zum Beispiel mit Windmühlen oder Segelschiffen. In der heutigen Zeit erfüllt der Wind einen weiteren wichtigen Zweck: die Stromerzeugung. Windturbinen werden onshore (an Land) und offshore (im Wasser) zur Energiegewinnung eingesetzt. Die Rotortürme der Windparks sind dutzende Tonnen schwer und ragen weit in die Höhe.

Fällt eine solche Anlage einmal ungeplant aus, hat das enorme finanzielle Einbußen zur Folge. Kräne und andere Reparaturmaschinen stehen den Technikern in der Regel nicht zeitnah zur Verfügung. Besonders Offshore-Windparks können nicht zu jeder Tages- und Nachtzeit erreicht werden. Bedingt durch weitere umweltbedingte Einflüsse kann sich sich die Wiederinbetriebnahme noch weiter verzögern. Gründe für den Ausfall von Windrädern gibt es viele: egal ob Wellenprobleme, Getriebefehler, Zahnradabnutzung, Materialermüdung, Unwucht, Temperaturdifferenzen oder Schmierungsfehler. Predictive Maintenance spielt in diesem Zusammenhang deshalb eine wesentliche Rolle.

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Predictive Maintenance: Schäden auf Minimum reduzieren

Eine vorausschauende Überwachung durch präzise Sensorik beginnt bereits bei der Fertigung der Windkraftanlagen und geht bis zur Echtzeitüberwachung im laufenden Betrieb. Die Abnutzung von Teilen oder unverheißungsvolle Abweichungen im Betrieb sollen schon vor dem Eintreten größerer Schadensfälle erkannt werden.

So ist ein Eingreifen möglich, noch lange bevor einzelne Teile ihren Dienst versagen oder ein Werkzeug verschleißt. Wartungen sind somit planbar und plötzliche Ausfälle sowie Standzeiten der Großanlagen werden auf ein Minimum reduziert.

Micro-Epsilon bietet hierfür Sensorlösungen, mit denen zahlreiche kritische Daten gemessen und gezielt ausgewertet werden können. Bei einer Windkraftanlage sind unter anderem der Versatz des Kupplungsrings, Spaltmessungen am Gleitlager, Temperaturüberwachungen des Generators oder Luftspaltüberwachungen im Generator wichtige Aufgaben. Bei der Messung des Kupplungsringversatzes erfolgt die Abstandsmessung mit Wirbelstromsensoren auf den metallischen Kupplungsring. Dadurch wird das Lastprofil ermittelt. Die Überwachung der Messwerte ist notwendig, um unnötigen Verschleiß von Kupplungen, Lagern oder Wellendichtungen oder im Extremfall gravierende Schäden an der Windturbine zu vermeiden.

Sensoren sind temperaturstabil und ermöglichen eine hohe Messgenauigkeit

Dank der werkseitigen Kalibrierung bieten die Sensoren eine hohe Genauigkeit und Temperaturstabilität. Unter anderem durch das M12-Gewinde lassen sich die Sensoren schnell austauschen. Sie sind robust aufgebaut und können durch ihre kompakte Bauweise mit integrierter Elektronik in kleinste Bauräume eingebunden werden. Daher werden die Sensoren vor allem zur vorausschauenden Verschleiß- und Zustandsüberwachung eingesetzt. Im Vergleich zu induktiven Schaltern und Sensoren liefern diese Modelle laut dem Hersteller eine höhere Einsatzbandbreite und sind deshalb ideal zur Überwachung und genauen Erfassung schneller Bewegungen geeignet.

* Michael Kuran, Beratung & Vertrieb Sensorik, Micro-Epsilon.

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