05/05/2021
Door Ad Spijkers
Een Duits projectconsortium ontwikkelt het passieve thermografieproces verder voor toepassing bij windturbines.
Windturbines moeten extreme belastingen kunnen weerstaan. Het tijdig detecteren van schade is cruciaal voor degenen die de systemen exploiteren om grote reparaties of totale uitval te voorkomen. Met name de rotorbladen van windturbines worden blootgesteld aan het weer, blikseminslagen en op volle zee het zoute water van de zee. Inwendige beschadigingen zoals beginnende scheuren, delaminatie van het kunststof of loszittende lijmverbindingen zijn vaak niet te zien, zelfs niet van dichtbij.
Dergelijke inspecties zijn tijdrovend en duur. Tegelijkertijd zijn ze onmisbaar om schade tijdig op te sporen en kostbare grote reparaties of totale uitval te vermijden en om de veilige werking van de systemen te garanderen.
Passieve thermografie
Om een economische, praktische en tegelijkertijd veilige methode voor toekomstig onderhoud mogelijk te maken, heeft de Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlijn het proces van passieve thermografie aangepast.
Het proces is gebaseerd op het meten van de oppervlaktetemperaturen van de componenten. Het maakt tegelijkertijd gebruik van zonnestraling en de natuurlijke temperatuurcurve in de loop van de dag. Met een infraroodcamera worden de rotorbladen van een windturbine vanaf de grond of vanuit de lucht opgenomen. Uit de ruimtelijke en tijd-temperatuurprofielen binnen de component kunnen onderzoekers en exploitanten informatie afleiden over verborgen schade of structurele mechanische eigenschappen.
Het is een uitdaging om de invloed van externe parameters zoals veranderende zonnestraling, natuurlijke temperatuurschommelingen door het tijdstip van de dag of wind te begrijpen. Simulaties kunnen hierbij helpen. De onderzoekers willen actuele weergegevens en weersvoorspellingen opnemen in hun numerieke simulaties om de metingen nog betekenisvoller te maken.
Tegelijkertijd gebruiken de wetenschappers de differentiële meetmethode, die al gepatenteerd is door BAM. De temperatuurverdeling wordt gelijktijdig gemeten op alle drie de roterende rotorbladen van een windturbine en vervolgens met elkaar vergeleken. Verschillen in de metingen duiden op mogelijke schade en maken tijdig ingrijpen mogelijk.
Samenwerking
Voor de zeer complexe metingen en data-evaluaties worden hardware en software optimaal op elkaar afgestemd. Daartoe werkt het Fraunhofer-Institut für Holzforschung, dat een jarenlange expertise heeft op het gebied van rotorbladinspectie, samen in het gezamenlijke project onder leiding van BAM. InfraTec zal een speciale infraroodcamera ontwikkelen die geschikt is voor drones. ClockworkX is verantwoordelijk voor het koppelen van systeemgegevens aan meet- en weergegevens. Behalve voor het coördineren van het totale project is BAM verantwoordelijk voor data-evaluatie, testmetingen en simulaties.
De onderzoekers hopen dat hun resultaten binnenkort zullen leiden tot een systeem dat rijp is voor de markt en veilige, betrouwbare en tegelijkertijd economischer inspecties van de rotorbladen van windturbines mogelijk maakt.
Foto: Scandat GmbH/BAM