Zustandsüberwachung von Windrädern Wie Weidmüller Risse in Rotoren per Sensorik aufspürt

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Sensoren statt nur Drohnen: EDF Power Solutions setzt in Kalifornien auf eine kontinuierliche Schwingungsüberwachung, um strukturelle Schäden an Windrädern frühzeitig zu erkennen und notwendige Reparaturen zu planen.

Vom Pazifik her weht ein stetiger, frischer Wind über die kalifornische Küste und treibt die Turbinen eines Onshore-Windparks nahe Rio Vista an. Die Anlagen produzieren dort jährlich rund sechs Millionen Kilowattstunden Strom, was rechnerisch den Bedarf von 1.500 Haushalten deckt. Betrieben wird der Park von EDF Power Solutions, einem global agierenden Konzern für kohlenstoffarme Energie. Doch die Erzeugung grünen Stroms ist nur die halbe Miete; die wahre Herausforderung liegt im dauerhaften Erhalt der gewaltigen Anlagenstrukturen unter extremen mechanischen Belastungen.

Bisher verließ sich das Unternehmen bei der Inspektion vorrangig auf Drohnen. Die Fluggeräte scannten die Oberflächen der Rotorblätter auf Risse oder Brüche. Bei einer dieser Routinekontrollen entdeckten die Experten einen H-förmigen Riss nahe dem Gravitationszentrum eines Blattes. Ein solcher Befund ist kritisch: Schäden an dieser zentralen Stelle können im schlimmsten Fall dazu führen, dass Rotorblätter einknicken oder im laufenden Betrieb abfallen. EDF Power Solutions reagierte sofort, nahm die Anlage vom Netz und suchte nach einer technologischen Lösung, die über die punktuelle Momentaufnahme einer Drohne hinausgeht.

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Präzision durch Beschleunigungssensoren

An dieser Stelle kam der Elektronikspezialist Weidmüller ins Spiel. Statt den Riss lediglich oberflächlich zu beobachten, installierten die Techniker das System Bladecontrol. Das Herzstück dieser Lösung bilden zweiachsige Beschleunigungsmesser, die direkt in den Rotorblättern sitzen. Diese Sensoren erfassen feinste Veränderungen in den Schwingungen der Blätter. Da strukturelle Integritätsprobleme fast immer mit einer Veränderung des Schwingungsverhaltens korrelieren, liefert das System ein digitales Abbild des mechanischen Zustands. In Kombination mit der webbasierten Visualisierungssoftware Webvis können die Betreiber die Messwerte direkt im Browser verfolgen und die Anlage aus der Ferne überwachen.

Nach der Installation nahm EDF die betroffene Windenergieanlage wieder in Betrieb. Die Sensorik ermöglichte es den Verantwortlichen, die Entwicklung des Schadens über ein gesamtes Jahr hinweg lückenlos zu protokollieren. Anstatt die Reparatur sofort unter Zeitdruck einzuleiten, konnte das Team genau beobachten, wie und wann sich der Riss unter Last ausdehnte. Dies erlaubte eine optimierte Planung der Instandsetzungsmaßnahmen. Der Erfolg der anschließenden Reparatur ließ sich ebenfalls schwarz auf weiß belegen: Nach den Arbeiten registrierte Bladecontrol einen Rückgang der Vibrationen um das Vierfache.

Ein Modell für die vorausschauende Wartung

Der Fokus verschiebt sich damit weg von der rein mechanischen Inspektion hin zu einer tief integrierten Elektronik, die das „Skelett“ der Anlage permanent überwacht. Phil Gauthier, Senior Manager Wind Technology Strategy bei EDF Power Solutions, zieht ein positives Fazit zur Hardware: „Weidmüllers Bladecontrol besitzt ein robustes Systemdesign mit soliden Gehäusen, hochwertigen Komponenten mit integrierten Schutzsystemen und umfassender Dokumentation. Obwohl die verkabelten Sensoren während der Installation spezielle Arbeiten im Inneren der Rotorblätter erforderten, war das Ergebnis ein System, das während des gesamten Testzeitraums hochpräzise Daten in Verbindung mit einer hohen Datenverfügbarkeit lieferte. Die ausgereifte Datenvisualisierungsplattform für die Datenüberwachung und Alarmierung ermöglichte es uns, die Entwicklung der Schäden während der gesamten Reparaturkampagne der Rotorblätter zu verfolgen.“

Das Portfolio von Weidmüller für die Windbranche beschränkt sich nicht nur auf die Blattüberwachung. Mit Systemen wie Boltcontrol zur Detektion von Bolzenbrüchen oder speziellen Twincap-Sensoren wird die gesamte Anlage zu einem vernetzten Messinstrument. Für Ingenieure und Elektronikentwickler liegt der „Twist“ darin, dass die Betriebssicherheit komplexer mechanischer Systeme heute maßgeblich von der Zuverlässigkeit und Präzision der eingebetteten Elektronikkomponenten abhängt. Die kontinuierliche Datenverfügbarkeit ersetzt das Prinzip Hoffnung durch faktenbasierte Instandhaltungsstrategien. (mc)

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