Smart connecting elements in wind turbine supporting structures and drive train
Short description of the joint project
In the joint project inVETra, an innovative Condition Monitoring System (CMS) based on a novel sensory system will be developed for its application in wind turbines. The key innovation lies in the development of sensory bolt with a dedicated high-dynamic and adaptive CMS. Those sensory bolts are standardized bolts equipped with signal conversion and processing electronics.
As a fundamental connecting element, sensory bolts will be integrated in supporting structures as well as in the mechanical drive train of wind turbines. At specific optimal locations, regular bolted connections are substitute by sensory ones. They provide high-resolution measurements of structural loads and allows monitoring of the bolted connections. By using the CMS, which is specifically designed for the novel sensor system, detailed information about resulting structural loads are determined and reconstructed, so that condition of critical supporting structures and drive train components can be monitored.
A dynamic model of the entire wind turbine will be continually updated and adapted based on measured or determined state variables. For this purpose, high-dynamic and adaptive model and observer structures are applied to determine emerging structural loads based on high-resolution data from the smart connecting elements. The impact of wind and power grid conditions are considered. The adaptive model and observer structures of the CMS feature early fault detection and estimation of remaining lifetime of the plant and components. The use of sensory bolts together with a highly adaptive and holistic CMS aims to achieve an extended, low-maintenance and more cost-efficient plant operation. In the scope of this sub-project, the innovative CMS will be designed, implemented, and validated in laboratory-scale experiments.
Partner
(only in German)
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
Key data
| Funding agency | Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action (BMWK) |
| Joint project | Smart connecting elements in wind turbine supporting structures and drive train |
| Sub-project | Design and implementation of a novel condition monitoring system based on smart connecting elements |
| Funding no. | 03EE3042A |
| Consortium |
Ruhr-Universität Bochum, Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik (Konsortialführer) Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES Sensorise GmbH PEINER Umformtechnik GmbH |
| Runtime | Sep. 2021 to Aug. 2024 |
| Total budget | 1,6 Mio. EUR |
News and links
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Links
Contact
Ruhr University Bochum
Institute for Power Systems Technology
and Power Mechatronics
Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis
Building ID, post no. 40
Universitätsstr. 150
44801 Bochum, Germany