Blattwinkelmessung im laufenden Betrieb

Blattwinkel werden häufig bei stillstehender Windenergieanlage kontrolliert. Für die Beurteilung des Rotors ist jedoch auch interessant, wie sich die drei Rotorblätter unter realen Betriebsbedingungen zueinander verhalten.

Eine dynamische Blattwinkelmessung erfasst die Rotorblätter während der Rotation. Dadurch können relative Blattwinkelunterschiede bestimmt und gleichzeitig weitere Informationen über das Rotorverhalten gewonnen werden.

Blattwinkel während der Rotation erfassen

Bei einer Messung im laufenden Betrieb durchlaufen die drei Rotorblätter nacheinander eine räumlich feste Messstrecke.

Die Geometrie jedes Blattdurchgangs wird aus den hochaufgelösten Distanzdaten erfasst. Dadurch können die Blattdurchgänge miteinander verglichen und relative Unterschiede zwischen den Rotorblättern bestimmt werden.

Die Anlage muss für diese Messung nicht in eine definierte Stillstandsposition gebracht werden.

Relative Blattwinkel statt absoluter Winkel

Für viele Fragestellungen ist zunächst entscheidend, ob die drei Rotorblätter gleich eingestellt sind.

Dafür müssen nicht zwingend absolute Blattwinkel bestimmt werden. Die Blattdurchgänge können direkt miteinander verglichen werden, um relative Winkelunterschiede zwischen den Rotorblättern zu erkennen.

So lässt sich beispielsweise feststellen, ob ein Blatt gegenüber den beiden anderen eine reproduzierbare Abweichung aufweist.

Messung unter realen Betriebsbedingungen

Windgeschwindigkeit, Drehzahl, Pitchregelung und Belastung verändern sich während des Anlagenbetriebs.

Eine Messung im laufenden Betrieb zeigt deshalb nicht nur die geometrische Beziehung zwischen den Rotorblättern, sondern ermöglicht den Vergleich unter den tatsächlich auftretenden Betriebsbedingungen.

Messungen können über einen definierten Zeitraum durchgeführt und die einzelnen Blattdurchgänge anschließend gemeinsam ausgewertet werden.

Blattdurchgänge miteinander vergleichen

Jeder Blattdurchgang liefert eine eigene Messreihe. Wiederholt sich ein geometrischer Unterschied über viele Umdrehungen, lässt er sich von einzelnen Messabweichungen oder kurzfristigen Einflüssen unterscheiden.

Dadurch entsteht aus vielen einzelnen Blattdurchgängen ein belastbarer Vergleich der drei Rotorblätter.

Entscheidend ist nicht ein einzelner Messpunkt, sondern das reproduzierbare Verhalten über eine Vielzahl von Durchgängen.

Blattwinkel und Blattlage gemeinsam erfassen

Aus derselben Messung können neben relativen Blattwinkelunterschieden auch Informationen über die Lage und Bewegung der Rotorblätter gewonnen werden.

Die Blattlage kann bei jedem Durchgang bestimmt und auf eine feste Referenz – beispielsweise die Turmachse – bezogen werden. Dadurch werden Unterschiede der Blattbewegung und Durchbiegung zwischen den Rotorblättern sichtbar.

So können Blattwinkel und Blattbewegung unter denselben Betriebsbedingungen miteinander verglichen werden.

Betriebszustände berücksichtigen

Ein Rotor verhält sich nicht bei jeder Windgeschwindigkeit, Drehzahl oder Leistung gleich.

Für die Auswertung ist deshalb relevant, unter welchen Betriebsbedingungen die einzelnen Blattdurchgänge aufgezeichnet wurden. Vergleichbare Betriebszustände können gemeinsam betrachtet und unterschiedliche Zustände voneinander getrennt werden.

Dadurch lässt sich untersuchen, ob eine beobachtete Abweichung dauerhaft vorhanden ist oder sich mit dem Betriebszustand verändert.

Vom Blattwinkel zum Rotorverhalten

Die Blattwinkelmessung liefert zunächst Informationen über Unterschiede zwischen den drei Rotorblättern. Zusätzliche Messgrößen ermöglichen eine weitergehende technische Einordnung.

Werden Blattlage, Durchbiegung und Strukturreaktionen gleichzeitig betrachtet, kann untersucht werden, ob ein Blattwinkelunterschied mit weiteren Veränderungen des Anlagenverhaltens zusammenhängt.

Blattwinkel → Blattbewegung → Strukturreaktion → technische Bewertung

Damit wird aus der reinen Winkelmessung eine Untersuchung des Rotors unter realen Betriebsbedingungen.

Blattwinkelmessung mit Rotor LDM

Rotor LDM erfasst die Rotorblätter nacheinander beim Durchgang durch eine feste Lasermessstrecke. Relative Blattwinkelunterschiede werden aus den einzelnen Blattdurchgängen bestimmt.

Gleichzeitig können Blattlage und Durchbiegung auf die Turmachse referenziert sowie Drehzahl und Strukturreaktionen erfasst werden.

Die Messung kann vom Boden oder – abhängig von der Messaufgabe – von der Gondel erfolgen.