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antriebstechnik 11/2017

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SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Gefahren rechtzeitig vorbeugen Sensorlösungen zur zuverlässigen Überprüfung von Windkraftanlagen Windkraftanlagen müssen aus Sicherheits- und Kostengründen rund um die Uhr überwacht werden. Blitzschläge, defekte Rotorblätter oder Turmbewegungen bei extremen Böen können schwerwiegende Folgen bis hin zum Einsturz nach sich ziehen. Eine entsprechende Sensorik kommt schon bei der Fertigung zum Einsatz, genauso wie bei der Echtzeit- Überprüfung der aktiven Anlagen. Die Sensoren ermöglichen ein zeitnahes Eingreifen in die Produktion. Michael Kuran ist Mitarbeiter aus dem Bereich Beratung & Vertrieb Sensorik bei der Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG in Ortenburg D ie Kraft des Windes wird seit jeher z. B. in Form von Windmühlen oder bei Segelschiffen genutzt. Heute ist die Stromerzeugung die wichtigste Form der Windenergienutzung, daher werden Windturbinen Onshore und Offshore zur Energiegewinnung eingesetzt. Die Rotortürme dieser Großanlagen sind dutzende Tonnen schwer und ragen gigantisch in die Höhe, wobei der durchschnittliche Rotordurchmesser bei rund 110 m liegt, die durchschnittliche Nabenhöhe bei etwa 130 m. Fällt eine solche Anlage ungeplant aus, zieht das einen großen finanziellen Aufwand nach sich. Kräne und andere Maschinen stehen den Technikern i. d. R. nicht zeitnah zur Verfügung. Vor allem Offshore-Parks können ohnehin nicht zu jeder Tages- und Nachtzeit erreicht werden. Bedingt durch Abnutzung und Komplexität der Anlagen besteht neben den umweltbedingten Einflüssen auch noch eine Vielzahl an Fehlermöglichkeiten, ob Wellenprobleme, Getriebefehler, Zahnradabnutzung, Materialermüdung, Un­ 44 antriebstechnik 11/2017

wucht, Temperaturdifferenzen, Schmierungsfehler, Lagerspiel, die nicht nur den problemlosen Betrieb stören, sondern auch weitere Schäden nach sich ziehen können. Predictive Maintenance spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Die vorausschauende Überwachung durch präzise Sensorik beginnt bereits bei der Fertigung und geht über in Prüfstand und Echtzeitüberwachung im laufenden Betrieb. Die Abnutzung von Teilen oder Abweichungen in der Produktion sollen schon vor Eintreten größerer Schadensfälle erkannt werden. So ist ein Eingreifen möglich, noch lange bevor einzelne Teile ihren Dienst versagen oder ein Werkzeug verschleißt. Dokumentiert werden längst nicht nur Istzustände, auch die Beobachtung von Trends aus der Veränderung von Messgrößen lässt sich analysieren und auswerten. Wartungen sind somit planbar und plötzliche Ausfälle und Standzeiten der Großanlagen werden auf ein Minimum reduziert. Dadurch lässt sich die Produktivität optimieren, während gleichzeitig Ressourcen effizient genutzt und Gelder eingespart werden. Mit Sensorlösungen von Micro-Epsilon werden zahlreiche kritische Daten erfolgreich gemessen und gezielt ausgewertet. Bei einer Windkraftanlage sind u. a. der Versatz des Kupplungsrings, Spaltmessungen am Gleitlager, Temperaturüberwachungen des Generators oder Luftspaltüberwachungen im Generator wichtige Faktoren. Messung des Versatzes des Kupplungsrings In über 100 m Höhe wirken die enormen Kräfte des Windes auf Rotorblätter, Gehäuse und Turm ein. Getriebe und Generator sind daher elastisch gelagert. Die Kupplungen in Windkraftanlagen müssen daher die Relativbewegungen von Getriebe und Genera­ tor ausgleichen. Bei der Messung des Kupplungsringversatzes erfolgt die Abstandsmessung mit Wirbelstromsensoren auf den metallischen Kupplungsring. Dadurch wird das Lastprofil ermittelt. Die Überwachung der Messwerte ist notwendig, um unnötigen Verschleiß von Kupplungen, Lagern oder Wellendichtungen oder im Extremfall gravierende Schäden an der Windturbine zu vermeiden. Gemessen wird dabei in verschiedene Richtungen – axial, radial und tangential. Die Wirbelstromsensoren der Reihe Eddy NCDT 3001 und 3005 sind temperaturkompensiert und bieten daher eine hohe Stabilität auch bei stark schwankenden Umgebungstemperaturen. Sie sind werkseitig auf ferromagnetische bzw. nicht ferromagnetische Materialien abgestimmt, wodurch eine Linearisierung vor Ort entfällt. Aufgrund der werkseitigen Kalibrierung bieten die Eddy NCDT 3001 und 3005 Sensoren eine hohe Genauigkeit und Temperaturstabilität, was für den Dauereinsatz in industriellen Umgebungen von Vorteil ist. Unter anderem durch das M12-Gewinde lassen sich die Sensoren schnell austauschen. Sie sind nach IP67 robust aufgebaut und können durch ihre kompakte Bauweise mit integrierter Elektronik in kleinste Bauräume eingebunden werden. Daher werden die Sensoren vor allem zur vorausschauenden Verschleiß- und Zustandsüberwachung eingesetzt. Im Vergleich zu induktiven Schaltern und Sensoren liefern diese Modelle eine höhere Bandbreite, und sind deshalb ideal zur Überwachung und genauen Erfassung schneller Bewegungen geeignet. Spaltmessung am Gleitlager Hydrostatische Lager werden an vielen Großanlagen wie Steinmühlen, Teleskop­ MEHR ALS REDUNDANT! Der neue MH680 - drei galvanisch getrennte Messsysteme - Signalausgabe über eine 4-20 mA- Stromschnittstelle pro Kanal - frei programmierbare Signalausgänge Besuchen Sie uns: Halle 4A - Stand 201 Vom 28. bis 30. November in Nürnberg 01 Bei einer Windkraftanlage sind u. a. der Versatz des Kupplungsrings, Spaltmessungen am Gleitlager, Temperaturüberwachungen des Generators oder Luftspaltüberwachungen im Generator wichtige Faktoren www.fernsteuergeraete.de

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