Intelligente Verbindungselemente für Tragstrukturen und Antriebsstrang von Windenergiekonvertern
Kurzbeschreibung des Gesamtvorhabens
Im Verbundprojekt inVETra wird ein innovatives Condition Monitoring System (CMS) basierend auf einem neuartigen Sensorkonzept für den Einsatz in Windenergiekonvertern (WEK) entwickelt. Die Kerninnovation liegt einerseits in der Entwicklung einer Sensorschraube, bei der genormte Schrauben als Sensorträger zum Einsatz kommen und mit einem Messwandler sowie einer Auswerteelektronik ausgestattet sind und andererseits in dem dynamisch nachgeführten CMS.
Als ohnehin elementares Verbindungselement werden die Sensorschrauben in den WEK-Tragstrukturen sowie Antriebsstrangkomponenten integriert. Dabei werden gezielt an geeigneten Messstellen Schraubverbindungen durch Sensorschrauben substituiert. Diese liefern hochaufgelöste Abbilder der einwirkenden Kräfte, welche mithilfe des speziell für die Sensorik konzipierten CMS neben der direkten Schraubüberwachung vor allem detaillierte Rückschlüsse auf die resultierenden Belastungskollektive sowie den Zustand einzelner betriebskritischer Tragstruktur- und Antriebsstrangkomponenten gibt.
Ein dynamisches Modell der kompletten Anlage wird auf Basis der erfassten Zustandsgrößen kontinuierlich nachgeführt und adaptiert. Hierdurch stehen dynamische Beobachterstrukturen zur Verfügung, die mit den hochaufgelösten Daten der intelligenten Verbindungselemente sowie vorliegender Messdaten der Windverhältnisse und des Netzzustandes, die entstehenden Belastungskollektive bestimmen und rekonstruieren. Die adaptiven Modell- und Beobachterstrukturen des CMS ermöglichen eine frühzeitige Detektion von Ausfällen sowie eine Abschätzung der Restlebensdauer der Anlage und ihrer Komponenten. Durch Einsatz der intelligenten Verbindungselemente mit hochdynamischem und systemübergreifendem CMS wird insgesamt ein längerer, wartungsarmer und kosteneffizienter Anlagenbetrieb erzielt. In diesem Teilvorhaben wird das innovative CMS konzipiert, umgesetzt und durch kleinmaßstäbliche Versuche validiert.
Partner
Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES
Das Fraunhofer IWES sichert Investitionen in technologische Weiterentwicklungen durch Validierung ab, verkürzt Innovationszyklen, beschleunigt Zertifizierungsvorgänge und erhöht die Planungsgenauigkeit durch innovative Messmethoden im Bereich der Windenergie und Wasserstofftechnologie. Derzeit sind rund 250 Wissenschaftler/-innen und Angestellte sowie mehr als 100 Studierende an fünf Standorten beschäftigt: Bremerhaven, Hannover, Bremen, Hamburg und Oldenburg.
Florian Schleich
Am Schleusengraben 22, 21029 Hamburg
Tel. +49 (0) 160 99264997
florian.schleich (at) iwes.fraunhofer.de
Sensorise GmbH
Die Sensorise GmbH digitalisiert klassische Maschinenelemente wie Schrauben und Wälzlager durch Sensorintegration. Das Startup ist eine Ausgründung der Universität Bremen und wurde 2019 gegründet. Die Produkte von Sensorise kommen weltweit in großen Maschinen und Anlagen zum Einsatz und helfen Betreibern, Produktions- und Instandhaltungsprozesse lastgerecht zu optimieren.
Dr. Cord Winkelmann
Fahrenheitstraße 1, 28359 Bremen
Tel. +49 (0) 421 220 834 0
cord.winkelmann (at) sensorise.de
PEINER Umformtechnik GmbH
Die PEINER Umformtechnik GmbH ist ein weltweiter Systemlieferant für Windenergieanlagen und beliefert führende Hersteller mit Qualitätsprodukten (M12 bis M64) u. a. bei sicherheitsrelevanten Anwendungen. Das Produktspektrum für On- und Offshore-Anlagen reicht von HV-/HRC- und DASt-Garnituren bis Doppelenden. Weitere Kompetenzen liegen im Engineering: PEINER ist Entwicklungspartner in der Automobil- und Maschinenbauindustrie und liefert hochfeste Verbindungselemente und anspruchsvolle Umformteile mit automatisierter, aufwändiger Nachbearbeitung und Prüfung.
René Tomasch
Woltorfer Straße 20-24, 31224 Peine
Tel. +49 (0) 5171-545 219
r.tomasch (at) peiner-ut.de
Eckdaten
Zuwendungsgeber | Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) |
Gesamtvorhaben | Intelligente Verbindungselemente in Tragstrukturen und Antriebsstrang von Windenergiekonvertern |
Teilvorhaben | Konzipierung und Realisierung eines neuartigen Condition Monitoring Systems basierend auf intelligenter Verbindungselemente |
Förderkennzeichen | 03EE3042A |
Konsortium |
Ruhr-Universität Bochum, Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik (Konsortialführer) Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES Sensorise GmbH PEINER Umformtechnik GmbH |
Vorhabenlaufzeit | Sep. 2021 bis Aug. 2024 |
Gesamtbudget | 1,6 Mio. EUR |
Meldungen und Links
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Weiterführende Links
Kontakt
Ruhr-Universität Bochum
Institut für Energiesystemtechnik
und Leistungsmechatronik
Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis
Gebäude ID, Fachnr. 40
Universitätsstr. 150
44801 Bochum