D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

1 EINLEITUNGDie stetige technologische Weiterentwicklung von Windenergieanlagen führt zu immergrößeren und leistungsstärkeren Modellen. Schwingspielzahlen in der Größenordnung von10 9 können deswegen im Nutzungszeitraum der Anlagen zu Ermüdungsschäden führen. ImRahmen eines von der DFG geförderten Projekts zur „Lebendauerabschätzung von Windenergieanlagen(WEA) mit fortlaufend durch Systemidentifikation aktualisierten numerischenModellen“ wurde im Turm einer im Jahre 1997 errichteten WEA ein Monitoring-System installiert,mit dem fortlaufend die nichtlinearen dynamischen Systemantworten der WEAhauptsächlich infolge der fluktuierenden Windeinwirkungen gemessen werden.2 KONZEPTDer konzeptionelle Kern des Projekts ist eine kontinuierliche Anpassung eines vollständignumerischen Modells der WEA an das jeweils aktuelle Systemverhalten einer bestehendenAnlage. Die Schaffung eines numerischen Modells, welches genau den derzeitigen Zustandder realen Anlage einschließlich der bereits vorhandenen oder sich entwickelnden Schädigungenund deren Deterioration wiederspiegelt, ist eines der Hauptziele des Projekts. Zu diesemZweck orientiert sich das er-Abb. 1: Interaktion zwischen Monitoring,Experimenten und numerischer Modellierungforderliche Modellanpassungsverfahrenan charakteristischenMessdaten, wieWindgeschwindigkeiten, Beschleunigungen,Dehnungenund Temperaturen, die sowohlin situ an der ausgewähltenWEA als auch überVersuche im Grenzschichtwindkanalder Ruhr-Universität Bochum gemessenwerden. Die Lage derSensoren im Modell wirddabei maßstäblich angepasst.Die Wechselwirkungen zwischenden Messungen, denVersuchen und der numerischenModellierung sind inAbb. 1 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass Schadenlokalisierung und Lebensdauervorhersageauf einem kontinuierlich verbesserten numerischen Modell basieren. Auf der rechten Seite derAbb. 1 sind die Datenquellen (Messungen vor Ort und im Windkanal) für das Modellanpassungsverfahrendargestellt.Durch Windkanalmessungen an einem Replikamodell der WEA werden repräsentativeSchädigungsmuster ermittelt und in einer Datenbank abgelegt. Die Schädigungsmuster werdendann zur Schädigungsidentifikation am realen Tragwerk benutzt.Durch multi-kriterielle Formulierung werden die Systemidentifikation und die Schadenslokalisationverbessert, wobei das dabei entstehende Nichtstandardoptimierungsproblem durchVerbesserung der Numerik- bzw. Informatikmethoden (Multiagentensysteme / AutonomousComputing) effizient gelöst wird.2382