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Überwachung von WindkraftanlagenStrukturüberwachung und Zustandsüberwachung von Windkraftanlagen

Datenerfassungssysteme von Dewesoft werden auf Offshore-Windkraftanlagen für die Online-Überwachung des Zustands von Windkraftanlagen und die Überwachung des strukturellen Zustands von Windkraftanlagen mit dem Ziel eingesetzt, die Kosten der Windenergie zu senken und den ROI zu optimieren.

Das Zustandsüberwachungssystem bietet verteilte High-Channel-Count- und Remote-Überwachung. Wir bieten eine schlüsselfertige Lösung von DAQ-Systemen und Datenloggern bis hin zu Sensoren zusammen mit Windows-basierter Datenverarbeitung und hochwertiger Cloud-basierter Überwachungssoftware.

Data logger

Schwingung

IEPE

DMS, Dehnung und Spannung

Vollbrücke

Halbbrücke

Viertelbrücke

Kraft

Neigung

Richtung

Temperatur

Thermoelement

RTD

TEDS Unterstützung

GPS und GLONASS

Video

EtherCAT

OPC UA

XCP/CCP

Lüfterlos

IP67

LAN

Schockrobust 100g

-40°C bis +85°C

Überwachung von Windkraftanlagen Highlights

Schlüsselfertige Komplettlösung

Das Dewesoft-Zustandsüberwachungssystem ist eine Komplettlösung mit hochpräzisen Signalkonditionierungssystemen, Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware, Sensoren und Zubehör, die bei der strukturellen Gesundheits- und Zustandsüberwachung von Windturbinentürmen eingesetzt wird.

Verteilte Systeme

Dewesoft-Datenerfassungsgeräte sind so konzipiert, dass sie unter allen Bedingungen verteilt werden können. Die EtherCAT-Technologie ermöglicht es, Geräte in der Nähe der Sensoren zu platzieren und mit einem einzigen Kabel für Strom, Daten und Synchronisation anzuschließen. Per Kabel können Entfernungen bis zu 100 m zwischen den Datenerfassungsknoten überbrückt werden, und bei Verwendung von EtherCAT-auf-LWL-Konvertern sind praktisch unbegrenzte Abstände möglich.

Unterstützung für jeden Sensor

Die Eingangsverstärker bieten Unterstützung für alle Dehnungsmessstreifen, Niederfrequenz-Beschleunigungssensoren, Temperatur-, Wetter-, Windkraft- und Windkraftanlagen-Leistungsüberwachungssensoren.

Alle Signale synchronisiert

Alle Messkanäle sind mit einer Präzision im Sub-Mikrosekundenbereich miteinander synchronisiert und werden somit den Anforderungen tief greifender Strukturanalysen gerecht.

Beeindruckender Dynamikbereich

Unsere Kunden behaupten, aufgrund der Dynamikbereiche von bis zu 160 dB, wahrnehmen zu können, wenn Fische gegen das Bauwerk stoßen.

Grosse Vielfalt an Konfigurationen

Von extrem robusten IP67-Einheiten mit sehr hohem Dynamikbereich bis hin zu kostengünstigen Systemen bieten wir maßgeschneiderte Lösungen für nahezu jede Struktur mit der Möglichkeit, Tausende von Datenpunkten zu überwachen und zu analysieren.

Leistungsstarke Software

Die Software DewesoftX bietet nicht nur Echtzeit-Diagnose, Vorverarbeitung und Datenreduktion mit leistungsstarken Mathematikfunktionen, sondern auch eine große Vielfalt an Speicheroptionen und Visualisierungsmöglichkeiten.

Offene Schnittstellen

Mit DewesoftX können Daten in vielen verschiedenen Formaten exportiert werden; auch die Live-Ausgabe über die OPC-UA-Schnittstelle oder moderne Cloud-Datendienste ist möglich.

Remote-Zugriff

Das gesamte System kann von der Ferne bedient werden und bietet getriggerte Speicherung, Alarme und andere Monitoringfunktionen mit der Möglichkeit, Daten lokal oder an weit entfernten Orten zu speichern.

Inklusive Software

Jedes Dewesoft Datenerfassungssystem wird mit der preisgekrönten DewesoftX Datenerfassungssoftware ausgeliefert. Die Software ist einfach zu bedienen, bietet jedoch tiefe Funktionalität. Alle Software-Updates sind für immer kostenlos, ohne versteckte Lizenz- oder jährliche Wartungsgebühren.

Dewesoft Qualität und 7 Jahre Garantie

Genießen Sie unsere branchenführende 7-Jahres-Garantie, jährliche Kalibrierung vorausgesetzt. Unsere Datenerfassungssysteme werden in Europa hergestellt, wobei nur die höchsten Qualitätsstandards zur Anwendung kommen. Wir bieten kostenlosen und kundenorientierten technischen Support. Ihre Investition in die Lösungen von Dewesoft ist für viele Jahre gesichert.

Zustandsüberwachung von Windturbinen

Zustandsüberwachung von Windkraftanlagen zielt darauf ab, Veränderungen im Verhalten von Windkraftanlagen so früh wie möglich zu erkennen. Das Hauptziel ist die Vorhersage von sich entwickelnden Fehlern, um Leistungseinbußen und wirtschaftliche Kosten zu minimieren. Dies geschieht durch die ständige Überwachung bestimmter Parameter und deren Vergleich mit Parametern, die während des "normalen" Betriebsverhaltens ermittelt wurden.

Die Zustandsüberwachung konzentriert sich auf Überwachung der Komponenten des Antriebsstrangs von Windkraftanlagen. Dewesoft bietet Zustandsüberwachungslösungen für alle Arten von rotierenden Maschinen wie Wellen, Lager, Getriebe und Generatoren.

Die am häufigsten verwendeten Sensoren für die Zustandsüberwachung von Windturbinen sind:

Beschleunigungsmesser zur Erkennung von Lagerfehlern und Zahnraddefekten.
Temperatursensoren zur Erkennung von Überhitzung.
Drucksensoren.
Drehzahlsensoren - für die Ordnungsanalyse (Schwingung, Akustik) in Windkraftanlagen mit variabler Drehzahl.
Stromzangen zur Messung von Stromsignalen zur Identifizierung von Fehlern in Generatoren.
Sensoren auf Ölbasis - zur Erkennung von Wassergehalt, Verunreinigungen und Partikelkonzentration.

Weitere Einzelheiten finden Sie hier: Dewesoft Lösung zur Zustandsüberwachung.

Struktural Health Monitoring von Windturbinen

Die Zustandsüberwachung von Strukturkomponenten wie Fundamenten, Flügeln und Türmen wird als Structural Health Monitoring bezeichnet. Ausfälle von Strukturkomponenten von Windturbinen können die Betriebskosten der Windturbine erheblich beeinträchtigen und in einigen Fällen zu einem vollständigen Verlust der Turbine führen (Turmeinsturz).

Offshore-Windkraftanlagen sind besonders rauen Umgebungsbedingungen (Wind, Wellenbelastung, Stress, Korrosion) und höheren Risiken ausgesetzt. Daher ist es wichtig, die strukturellen Komponenten zu überwachen, um die Wartungskosten zu senken und katastrophale Ausfälle zu vermeiden.

Die gebräuchlichsten Sensoren für die Überwachung der Struktur von Windkraftanlagen sind:

Beschleunigungsmesser zur Durchführung von OMA (Operational Modal Analysis).
Dehnungsmessstreifen zur Überprüfung der Konstruktionsannahmen unter angewandten Lasten
Temperatursensoren - insbesondere in Kombination mit Dehnungsmessstreifen zur Temperaturkompensation.
Neigungsmesser zur Überwachung der Stabilität des Turms.
Anemometer - zur Überwachung von Windgeschwindigkeit und -richtung.
Wellenradare - zur Überwachung der Wellenhöhe.

Dewesoft bietet eine komplette SHM-Lösung für die Überwachung aller erforderlichen Parameter (Schwingungs-, Dehnungs-, Neigungs- und Temperaturmessungen), die für die Beurteilung des Zustands der Strukturkomponenten von Windkraftanlagen erforderlich sind.

Schwingungsüberwachung von Windturbinen

Überwachung der Schwingungen von Windkraftanlagen ist die am häufigsten verwendete Technik bei der Zustandsüberwachung von Windkraftanlagen, da sich die meisten Schäden an rotierenden Maschinen in Form von höheren Schwingungspegeln bei Frequenzen äußern, die spezifisch für einen entstehenden Fehler sind.

Im Falle der strukturellen Gesundheitsüberwachung werden Schwingungsdaten gesammelt, um die Technik der Betriebsmodalanalyse zur Erkennung von sich entwickelnden Fehlern durchzuführen. Änderungen der geometrischen und Steifigkeitseigenschaften spiegeln sich in Änderungen der Modaleigenschaften wie Modalformen, Dämpfungsverhältnisse und Eigenfrequenzen wider.

Dewesoft bietet modernste 3-Achsen-Beschleunigungsaufnehmer mit integrierter Datenerfassung (IOLITE-3xMEMS-ACC) speziell für die Schwingungsüberwachung von Bauwerken. Die Datenverarbeitungssoftware DewesoftX bietet eine breite Palette von Funktionen zur Schwingungsberechnung. Es stehen Exportoptionen zur Verfügung, die die Durchführung von Betriebsmodalanalysen und die Bewertung des Strukturzustands erleichtern.

Monitoring-Messsysteme für Windkraftanlagen

Beschleunigungs- und Neigungsmessung: Dewesoft IOLITEiw-3xMEMS-ACC-INC ist ein triaxialer MEMS-Beschleunigungsmesser und statischer Neigungsmesser mit EtherCAT-Schnittstelle. Er bietet einen Messbereich von 8 g für die Schwingungsanalyse von Windkraftanlagen.
Schaltschränke: Dewesoft kann maßgefertigte Schränke mit allen Instrumenten vorinstalliert liefern.
Industrie-PC: Wir können unsere eigenen Industriecomputer oder solche von Drittanbietern zur Verfügung stellen. Auf diesen läuft unsere DewesoftX-Software zur Erfassung der installierten Sensoren. Stromversorgung und USV sind ebenfalls verfügbar.
Kabel: Ein einziges CAT6-Kabel wird für die Verkettung der EtherCAT-Geräte verwendet. Wir bieten preiswerte bis hochwertige robuste Kabel (UV-beständig, ölbeständig, ozonbeständig, wasser- und feuchtigkeitsbeständig, geschirmt, flammwidrig, geringe Emission von Rauch und anderen sauren Gasen, halogenfrei) sowie off-shore zertifizierte (MUD-beständig nach NEK 606) Kabel.
Halterungen: Dewesoft kann maßgeschneiderte Montagehalterungen und anderes Zubehör liefern.
Sonstiges Zubehör: Ein Kabelabrissschutz kann vorgesehen werden, um das Knicken oder Quetschen des Kabels zu verhindern. Kabelklemmen (auch mit Magneten) zur Befestigung von Kabeln an Türmen, für die keine Kabelrinnen zur Verfügung stehen, können auf Anfrage geliefert werden.

Architektur des Überwachungssystems

Das Dewesoft-Überwachungssystem basiert auf verteilten Datenerfassungsgeräten mit einer EtherCAT-Schnittstelle. Die DAQ-Geräte sind über ein einziges Kabel für die Datenkommunikation, Stromversorgung und Synchronisierung miteinander verbunden. Die Geräte fungieren als EtherCAT-Slave-Geräte, während der PC, auf dem die DewesoftX-Software läuft, als EtherCAT-Master fungiert.

Rohdaten von DAQ-Geräten werden von Messgeräten erfasst und verarbeitet, auf denen die Datenerfassungssoftware DewesoftX läuft. Sie bietet eine breite Palette konfigurierbarer getriggerter Aufzeichnungs- und Rechenfunktionen. Die Daten können über das TCP/IP-Netzwerk in Stapeldateien an das Werk oder an einen Cloud-Server gesendet oder über das Internet gestreamt werden. OPC UA-Protokoll.

Die Daten können auf dem Client-PC abgerufen, angezeigt und analysiert oder in der Zeitreihendatenbank (Historian) gespeichert und über Standardschnittstellen wie OPC/UA, XCP oder Rest API an SCADA-Systeme oder Cloud-Software weitergeleitet werden. Es handelt sich um eine wirklich Industrie 4.0-fähige Architektur.

EtherCAT-Geräte auf dem gleichen Turm werden über die EtherCAT-Kette synchronisiert, was die Synchronisierung bis auf 1 us. EtherCAT-Geräte zwischen verschiedenen Türmen werden mit dem lokalen NTP-Server synchronisiert. Die Synchronisation zwischen ihnen hängt von der Latenzzeit des Netzwerks ab, sollte aber innerhalb von 10 ms liegen. Wenn eine bessere Synchronisation erforderlich ist, bieten wir auch eine Option GPS-Synchronisierung.

Robuste Messsysteme zur dezentralen Datenerfassung

Dewesoft bietet sehr robuste Datenerfassungssysteme, die in einem großen Temperaturbereich einwandfrei funktionieren (-40°C ... +85°C), unter großem Stress und sogar in sehr feuchten und nassen Umgebungen. Unsere robusten Systeme bieten IP67-Schutz und 100 G Stoßfestigkeit.

Die Geräte können leicht verteilt werden, so dass Sie sie in der Nähe des Sensors an der Struktur platzieren können. Dies bedeutet eine kürzere Sensorverkabelung, was die Signalqualität erhöht und die Gefahr von Verkabelungsfehlern und -kosten verringert. DAQ-Systeme können bis auf einen einzigen Kanal verteilt werden.

Das EtherCAT-Protokoll ermöglicht eine einfache Verteilung von Geräten über große Strukturen. Die Geräte können sich bis zu 100 Meter von Knoten zu Knoten erstrecken. Eine einzige Stromversorgung wird für Daten, Strom und Synchronisierung verwendet. Dies kann durch den Einsatz von EtherCAT-zu-Glasfaser-Konvertern weiter ausgebaut werden.

Flexible Datenspeicherungs-Strategie für die Überwachung von Windparks

Die DewesoftX-Software bietet einfache und flexible Konfigurationen für Ihren Datenfluss. Sie können Daten lokal in der Nähe der Struktur selbst speichern oder eine der Standardschnittstellen wie OPC UA verwenden, um Daten aus der Ferne in die Cloud oder in eine Datenbank senden und speichern. Bei der Einrichtung des Datenflusses gibt es eigentlich keine Einschränkungen.

Unsere flexible Lizenzierung ermöglicht Ihnen den Anschluss einer unbegrenzten Anzahl von Desktop- oder webbasierte Ansichtsclients Daten in Echtzeit zu überwachen, ohne dass zusätzliche Kosten entstehen.

Historian - Speicherung in Zeitreihen-Datenbank

Das Softwarepaket Historian bietet eine Zeitreihen-Datenbank für die langfristige Datenspeicherung. Die Datenbank kann sich entweder lokal, auf einem entfernten Server oder in der Cloud befinden. Die Lösung basiert auf dem InfluxDB Zeitreihen-Datenbank Open-Source-Projekt.

Historian bietet mehrere nützliche Funktionen für Ihre historischen Daten:

Rohe und reduzierte Daten: Während die Rohdaten immer auf der Messeinheit gespeichert werden, um eine eingehende Analyse zu ermöglichen, übernimmt ein Historian die Rolle der langfristigen, reduzierten Datenspeicherung in der Cloud-Datenbank.
Datensicherheit und erneute Übertragung: Wenn die Verbindung zwischen der Messhardware und der Datenbank unterbrochen wird, werden die Daten sicher lokal auf der Messeinheit gespeichert und dann erneut an die Datenbank übertragen, wenn die Verbindung wieder verfügbar ist.
Tendenzen und Analysen: Historische Daten können jederzeit abgerufen und aus der Historian-Datenbank geladen und für die Trendanalyse sowie für eine tiefgreifende Analyse und die Identifizierung von Ursachen verwendet werden.

Fallstudie
Überwachung von Offshore-Windparks

Weitere Einzelheiten zur Überwachung von Windkraftanlagen können Sie in unserer Fallstudie nachlesen.

Viele Betreiber von Offshore-Windkraftanlagen haben Messtechnik zur kontinuierlichen Überwachung des Zustands der Türme installiert. Für die Zustandsüberwachung werden verschiedene Sensortechniken und -methoden eingesetzt. Die am weitesten verbreitete ist die schwingungsbasierte Technik, die auch als Betriebsmodalanalyse (OMA) bekannt ist.

Lesen Sie die Fallstudie zur Turmüberwachung von Offshore-Windkraftanlagen.