Optimierung des DIC-Messsystems zur Erfassung von Deformationen an Windenergieanlagen

Description: Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines optischen Messsystems zur Erfassung komplexer, instationärer Rotorblattdeformationen an Windenergieanlagen (WEA) zwecks Verbesserung der aeroelastischen Robustheit künftiger WEA. Das Messsystem basiert auf dem Verfahren der digitalen Bildkorrelation (Digital Image Correlation, DIC) und ist in der Lage, die Verformungen berührungslos und ohne die Integration zusätzlicher Sensoren in das Rotorblatt zu messen. Die Messtechnik soll so verbessert werden, dass sie - im Vergleich zum aktuellen Stand des DIC-Messsystems - in der Lage ist, über einen erweiterten Gierwinkelbereich der WEA und eine längere Betriebsdauer präzise und effizient zu messen. Hierdurch sollen erstmals Langzeitmessungen mit der DIC-Messtechnik an WEA ermöglicht werden. Die Messdaten lassen sich dann zur Validierung der numerischen Auslegungswerkzeuge nutzen, mit denen schließlich die Rotorblätter möglichst präzise strukturdynamisch ausgelegt werden können. Dies ist notwendig, um die zukünftigen mechanischen Herausforderungen bei weiter wachsenden Rotordurchmessern zu bewältigen. Mittels neuartiger, auf Methoden der künstlichen Intelligenz basierenden Verarbeitungs- und Analyseverfahren, soll die Effizienz und damit einhergehend die Attraktivität der DIC-Messtechnik an WEA für Forschung und Industrie deutlich gesteigert werden. Ziel ist es, die maximale Messdauer von aktuell etwa 15 Minuten auf 8 Stunden zu erweitern, den Auswerteprozess für 15 Minuten Messdaten von 3 Werktagen inklusive Personaleinsatz auf wenige, automatisierte Stunden zu reduzieren und die Kompensation von Gierwinkeländerungen der WEA von bis zu ±15 Grad zu ermöglichen. Die DIC-Messtechnik wird damit langfristig zu einem etablierten Verfahren zur Bestimmung der Rotorblattverformungen an WEA und hilft, den Mangel an experimentellen Validierungsdaten für die strukturmechanische und aeroelastische Auslegung zu verringern.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Messeinrichtung ? Sensor ? Entschädigung ? Messtechnik ? Windkraftanlage ? Analyseverfahren ? Bestimmungsmethode ? Künstliche Intelligenz ? Messdaten ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Leibniz Universität Hannover, Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• conplatec GmbH (Mitwirkung)

Time ranges: 2023-05-01 - 2026-04-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Optimization of the DIC measurement system for the detection of deformations on wind turbines
  Description: The aim of the project is the further development of an optical measurement system for the detection of complex, transient rotor blade deformations on wind turbines (WT) in order to improve the aeroelastic robustness of future WT. The measurement system is based on the Digital Image Correlation (DIC) method and is able to measure the deformations without contact and without integrating additional sensors into the rotor blade. The measurement technology is to be improved in such a way that - compared to the current state of the DIC measurement system - it is able to measure precisely and efficiently over an extended yaw angle range of the wind turbine and a longer operating time. This should enable long-term measurements with the DIC measurement technology on WTs for the first time. The measurement data can then be used to validate the numerical design tools, which can ultimately be used to design the rotor blades as precisely as possible in terms of structural dynamics. This is necessary to meet future mechanical challenges as rotor diameters continue to grow. By means of novel processing and analysis methods based on artificial intelligence methods, the efficiency and thus the attractiveness of DIC measurement technology on wind turbines for research and industry is to be significantly increased. The aim is to extend the maximum measurement duration from the current 15 minutes to 8 hours, to reduce the evaluation process for 15 minutes of measurement data from 3 working days including personnel deployment to a few automated hours, and to enable compensation of yaw angle changes of the WTG of up to ±15°. In the long term, the DIC measurement technique will thus become an established method for determining rotor blade deformations on WTs and help to reduce the lack of experimental validation data for structural mechanical and aeroelastic design. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1119252

Status

Aktiv

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