Holzwerkstoff- und Naturfaser-Technologien

Forschungsprojekt

Zerstörungsfreie Inspektion von montierten Rotorblättern

Zerstörte, auf Feldern liegende Rotorblätter von Windenergieanlagen können das Resultat von Herstellungsfehlern oder nicht erkannten Ermüdungserscheinungen sein. Um dies zu verhindern, haben wir zusammen mit Industriepartnern ein System entwickelt, das die zerstörungsfreie Inspektion vom montierten Rotorblättern ermöglicht. Eine Demontage der Blätter ist hierfür nicht notwendig.

© Fraunhofer WKI | Peter Meinlschmidt

Montage der Arbeitsbühne mit dem Messsystem an der Windkraftanlage

Zum Einsatz kommt eine Weiterentwicklung der aktiven Online-Thermographie. Diese Messtechnik wurde soweit an die Fragestellung angepasst, dass sie, in einer Arbeitsbühne integriert, direkt am hängenden Rotorblatt eingesetzt werden kann. Im Fokus stehen Unregelmäßigkeiten in den lastabtragenden GfK-Gurten der Blätter. Delaminationen, Ondulationen und Wassereinbrüche können schnell und zuverlässig detektiert werden. 

Grundlegendes Prinzip der Detektionstechnik ist, dass sich am unteren Ende der Arbeitsbühne ein Infrarotstrahler befindet, welcher einen kurzen Wärmeimpuls in das Blatt einbringt. Am oberen Ende der Bühne befindet sich eine robuste, industrietaugliche Thermographiekamera, welche die zu inspizierienden Bereiche des Gurtes scharf abbildet. Durch eine konstante Abwärtsbewegung der Bühne wird das Rotorblatt auf Schäden untersucht. Hierbei werden Strahler und Kamera mittels einer speziell entwickelten Vorrichtung in konstantem Abstand zum Blatt gehalten. Die Messung eines Gurtes einer üblichen Onshore-Windenergieanlage dauert weniger als zehn Minuten. Hinzu kommen die Rüstzeiten der Arbeitsbühne, welche den Großteil der benötigten Zeit ausmachen. Unter guten Bedingungen können bis zu drei Anlagen pro Tag inspiziert werden.

Das Ergebnis der Messungen sind Thermographiebilder, welche auch in einem Film zusammengesetzt werden können. In den Bildern sind der Maßstab und der Abstand vom Flansch (Radius) eingebrannt. Eine eigens entwickelte Software macht im Rotorblatt verborgende Schäden sichtbar und stellt sie auf dem Monitor kontrastreich dar. Dieses Programm macht es außerdem möglich, bereits während der Inspektion des Blattes die Thermographiebilder live zu betrachten und gegebenenfalls auffällige Stellen direkt am Blatt zu markieren.

Die auffälligen Stellen können direkt im Anschluss der Messung aufgeschliffen, dokumentiert und gegebenenfalls repariert werden. Alternativ kann dies später geschehen, da die Fehlerstellen dank des im Thermographiebild eingebrannten Radius leicht wieder gefunden werden können. Das System wird von den Industriepartnern für bestimmte Anlagentypen genutzt. Eine Übertragung auf weitere Anlagentypen ist im Rahmen einer Forschungszusammenarbeit möglich. Wir freuen uns auf Ihre Anfrage! 

© Fraunhofer WKI | Peter Meinlschmidt

Die erste Bewertung der Thermographiebilder während der Messung

© Fraunhofer WKI | Peter Meinlschmidt

Die Kamera und Laptop mit Live-Thermographiebild

© Otto Lutz

Ursachenforschung an einem abgefallenen Rotorblatt mittels Thermographie

Förderung

Industrie