Um maximale Effizienz zu erzielen, müssen Windkraftanlagenflügel hinsichtlich Form und Anstellwinkel optimiert werden. Dies erfordert kontinuierliche aerodynamische Forschung und Entwicklung, sowohl in maßstabsgetreuen Windkanälen als auch durch Feldversuche an realen Windkraftanlagen. Die elektronischen Druckscanner von Scanivalve eignen sich ideal für Studien zur aerodynamischen Verbesserung, die auf Mehrpunkt-Druckmessungen um den Flügel herum basieren.
Druckscanner werden seit Jahren in Windkanälen eingesetzt, um Untersuchungen an maßstabsgetreuen Modellen von Windkraftanlagenflügeln durchzuführen. Der 64-Kanal-Druckscanner ZOC33 kann hierfür verwendet werden. In den letzten Jahren haben Windkraftanlagenhersteller jedoch begonnen, Feldstudien durchzuführen, indem sie die Scanner an verschiedenen Stellen entlang der gesamten Länge des Flügels im Inneren platzieren, während dieser sich dreht.
Scanivalve bietet über seine Vertretung Instrumentps de Medida, SL zwei Optionen an: das komplette System DSA3217 mit 16 Druckkanälen, einem elektronischen Multiplexer und einem All-in-One-Datenerfassungssystem oder den Miniaturscanner ZOC33 mit 64 Druckkanälen und dem Fernerfassungssystem E-RAD4000. Je nach benötigter Messpunktanzahl sind weitere Scanner mit weniger Kanälen erhältlich. Die Drücke werden in Echtzeit bei verschiedenen Anstellwinkeln, Windgeschwindigkeiten und unter allen Wetterbedingungen aufgezeichnet. Diese Tests werden über Monate hinweg rund um die Uhr durchgeführt.
Alle Scanivalve-Druckscanner verfügen über ein pneumatisches Kalibrierventil, mit dem der Benutzer die Druckzuleitungen spülen kann, um Kondensationseffekte zu vermeiden, die die Messungen beeinträchtigen würden.
Der Benutzer kann die Einlässe bei Bedarf während des Betriebs der Windkraftanlage spülen. Drehen sich die Turbinenschaufeln hingegen aufgrund von Windstille nicht oder befinden sie sich im Sicherheitsmodus, kann der Benutzer per Softwarebefehl eine Nullpunktkorrektur aller Drucksensoren durchführen. Diese Korrektur kann etwa 10 Sekunden dauern.
Flexible Schläuche führen die Messpunkte zum Druckscanner im Inneren der Schaufel. Die Position des Scanners ist entscheidend für genaue Messergebnisse. Er muss so nah wie möglich an der Turbinennabe positioniert werden, um die während der Rotation wirkende Zentrifugalkraft zu minimieren. In Nabennähe muss die Positionierung so erfolgen, dass die Membranen der Drucksensoren im Scanner parallel zur Rotationsrichtung und damit in einer Linie mit der Schaufelachse verlaufen (siehe Abbildung unten). Dadurch wird verhindert, dass die Membranen von der Zentrifugalkraft beeinflusst werden. Auch die Schwerkraft muss bei der Datenkorrektur berücksichtigt werden. Sie addiert sich zu den Messwerten, wenn sich die Schaufel nach oben bewegt, und subtrahiert sich von ihnen, wenn sie sich nach unten bewegt.
Verfügbare Druckscanner:
Druckscanner können so konfiguriert werden, dass sie Daten mit 1 Hz bis 625 Hz pro Kanal erfassen.
Das verwendete Scannermodell hängt vom verfügbaren Platz und der Art der durchzuführenden Prüfungen ab. Alle Systeme verfügen über Ethernet-TCP/IP-Kommunikation und liefern Messwerte in temperaturkorrigierten technischen Einheiten.
1. Das Modell DSA3217 wurde von Scanivalve speziell für Windkraftanlagen entwickelt. Dieses spezielle G-Modell verfügt über einen robusten Bajonett-Ethernet-Anschluss. Mit 16 Druckkanälen pro Scanner und 10BaseT-Ethernet-Kommunikation können mehrere DSA3217-Einheiten an einem einzelnen Turbinenblatt montiert werden und unabhängig voneinander Daten parallel übertragen. Die maximale Abtastrate beträgt 500 Hz pro Kanal.
2. Bei beengten Platzverhältnissen und erforderlichen Messungen an mehreren Punkten bietet sich die Kombination der ZOC33-Scanner mit dem Datenerfassungssystem E-RAD4000 an. Jeder ZOC33 enthält 64 Drucksensoren und kann in einem temperierbaren Gehäuse ZOCTCU64 untergebracht werden. Bis zu acht ZOC33-Scanner lassen sich mit einem E-RAD4000 betreiben, wodurch insgesamt 512 Kanäle zur Verfügung stehen. Das kompakte E-RAD4000-System nutzt DSP-Technologie und kommuniziert über 100BaseT-Ethernet. Es kann zusammen mit den ZOC-Scannern an der Turbinenschaufel montiert werden und liefert Echtzeitdaten. Die maximale Messrate beträgt 625 Hz pro Kanal.
Autor:
Artikel bereitgestellt von Instrumentos de Medida, SL.
