Vibrationsalarm in der Windkraftanlage

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Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

microsonic GmbH

a.b.jödden gmbh

TWK-Elektronik GmbH

Auch äußere Einflüsse ein Aufschwingen der Anlage verursachen

Zum anderen können äußere Einflüsse ein Aufschwingen der Anlage verursachen. Dazu zählt unter anderm das Vereisen der Rotorblätter: Da Rotorblätter nur teilweise und nicht gleichmäßig vereisen kommt es zu einer Unwucht des Rotors, die die ganze Anlage in Schwingung versetzen kann.

Andere äußere Einflussfaktoren sind ungünstige Windverhältnisse, wie zum Beispiel heftige Böen, die zu starken Bewegungen der Gondel und damit des Mastes führen können. Hier liegen die Frequenzen der Schwingungen typischerweise bei 0,1 Hz bis 15 Hz.

Diese Vibrationen und Schwingungen müssen im Rahmen des Schwingungs-Monitorings einer Windkraftanlage regelmäßig ermittelt werden, um bei Überschreiten der jeweils gesetzten Grenzwerten die Steuerung zu veranlassen, die Anlage herunterzufahren oder anzuhalten.

Dabei spielt es keine Rolle, welche Ursachen die Vibrationen auslösen: Treten Vibrationen auf, muss die Anlage in jedem Fall rechtzeitig heruntergefahren werden, bevor eventuelle Schäden auftreten.

An dieser Stelle kommt der neue Vibrationssensor NVA65 von TWK-Elektronik zum Einsatz. Dieses Gerät ist speziell für die Anforderungen und Bedürfnisse von Windkraftanlagen konzipiert. Der eingesetzte MEMS-Beschleunigungssensor erfasst die Vibrationen in einem Frequenzbereich von 0,1 Hz bis ca. 50 Hz. Mit einem leistungsstarken 32-Bit-Controller wird dieser Frequenzbereich über digitale Bandpassfilter hoher Ordnung in mehrere Bänder aufgeteilt, um die unterschiedlichen Schwingungsursachen voneinander zu trennen. Uninteressante Störfrequenzen werden herausgefiltert.

Der Sensor misst zweiachsig, d. h. in jeder Richtung in der x–y–Ebene werden die auftretenden Beschleunigungen kontinuierlich erfasst und via Analog-Signal (4 … 20 mA) ausgegeben: entweder x und y getrennt oder die geometrische Summe S = √(x² + y²).

Im Rahmen des Anlagen-Monitorings kann auf Basis dieser Informationen jederzeit der Schwingungs- und Vibrationszustand beobachtet werden.

Der Sensor verfügt über integrierte Grenzwert-Relais

Ein weiteres besonderes Merkmal der Vibrationssensoren der Serie NVA65 sind die integrierten Grenzwert-Relais. Diese Relais haben die Aufgabe, bei Überschreiten individuell festgelegter Beschleunigungsgrenzwerte definierte Peripheriegeräte anzusteuern, die zum Beispiel ein Abschalten der Anlage vornehmen oder andere Maßnahmen in die Wege leiten.

Für das Schalten der Relais wird beim TWK-Modell die geometrische Summe S herangezogen. Bei wachsendem S wird zunächst über ein Relais eine Warnmeldung ausgegeben. Steigt die geometrische Summe weiterhin an, wird über ein weiteres Relais ein Alarmsignal ausgelöst.

Den oben beschriebenen verschiedenen Frequenzbereichen sind jeweils eigene Relais zugeordnet. Auf diese Weise können abhängig von der jeweiligen Ursache die entsprechenden Warn- und Alarmsignale ausgeben werden.

Die den Relais zugeordneten Grenzwerte für Warnung und Alarm können durch den Kunden individuell festgelegt werden. Die erfolgt Parametrierung über eine CANopen-Schnittstelle, die ausschließlich zu diesem Zweck verwendet wird.

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