Windkraftanlagen und die Auswirkungen von Vibrationen

Wind ist eine verlässliche und erneuerbare Energiequelle mit langfristiger Perspektive. Die Branche hat in den vergangenen 25 Jahren ein enormes Wachstum erlebt – im Vergleich zu vor hundert Jahren ist der Anstieg kaum zu beziffern. Gleichzeitig wird die Technik, um Vibrationen in großen Windkraftanlagen zu beherrschen, stetig weiterentwickelt. Betreiber müssen diese Schwingungen präzise überwachen und kontrollieren. Das ist eine anspruchsvolle Aufgabe, denn Windräder sind dauerhaft dynamischen Kräften ausgesetzt: dem Winddruck auf die Rotorblätter, der Rotation des Getriebes im Inneren sowie dem Schwanken des Turms. Daraus ergeben sich folgende Herausforderungen:

• Turmschwingungen:
  Bewegungen im Turm setzen die gesamte Mechanik unter Stress. Vibrationen schädigen Getriebe und Generator, was zu Hitzeentwicklung, erhöhter Reibung und schließlich zum Ausfall führen kann.
• Probleme im Antriebsstrang:
  Unwuchten und Fehlausrichtungen im Antriebsstrang beeinträchtigen die Effizienz und verkürzen die Lebensdauer einzelner Komponenten erheblich.
• Zustand der Rotorblätter:
  Vibrationen können auf strukturelle Ermüdung oder Eisbildung an den Blättern hinweisen. Übermäßige Schwingungen bedeuten mehr Lärm, geringere Effizienz und potenzielle Schäden.

Die hohe Linearität des ACC5703-8-SA-U/I

Linearität beschreibt, wie zuverlässig ein Messgerät die Realität abbildet. Stellen Sie sich eine Waage vor, die bei einem Kilogramm exakt ein Kilogramm anzeigt, bei zwei Kilogramm genau zwei – und so weiter, über den gesamten Messbereich hinweg. Eine solche Waage hätte eine perfekte Linearität.

In der Praxis ist kein Messgerät vollkommen. Doch der ACC5703-8-SA-U/I wurde so konstruiert, dass er dieser Idealvorstellung möglichst nahekommt. Er erfasst selbst sehr kleine Turmschwingungen äußerst präzise. Zwar kann es zu minimalen Abweichungen kommen, doch die Linearität bleibt über den gesamten Messbereich hinweg außergewöhnlich stabil. Der Linearisierungsfehler liegt bei nur ±0,15 % des Gesamtbereichs – das bedeutet: Die Abweichung beträgt maximal 0,15 % des größten erfassbaren Vibrationswertes.

Zuverlässigkeit über den gesamten Temperaturbereich

Die Sensoren dieser Produktfamilie bieten hohe Genauigkeit und Auflösung bei der Messung sowohl statischer als auch dynamischer Beschleunigungen – je nach Variante in einer, zwei oder drei Achsen. Diese extreme Empfindlichkeit ist entscheidend, um Probleme frühzeitig zu erkennen und eine vorausschauende Wartung durchzuführen, bevor aus kleinen Störungen größere Schäden entstehen.

Da Windkraftanlagen unter extremen Umweltbedingungen mit starken Temperaturschwankungen betrieben werden, ist diese Sensorserie speziell darauf ausgelegt, ein äußerst stabiles Messsignal zu liefern. Die Genauigkeit bleibt selbst bei hohen Umgebungstemperaturen erhalten. In Kombination mit einem abgedichteten Gehäuse aus Druckguss-Aluminium sorgt diese Stabilität für zuverlässige Leistung bei jedem Wetter – ideal zur effektiven Überwachung von Vibrationen im Antriebsstrang, an Rotorblättern (zur Eiserkennung) und in Generatoren (zur Geräuschreduktion).

Analog vs. Digital Output

Micro-Hybrid bietet Vibrationssensoren mit unterschiedlichen Datenausgängen an. Ein Vergleich zeigt die Unterschiede:

Die in der mittleren Spalte beschriebenen Produkte bieten dieselbe hervorragende Linearität, verfügen jedoch ausschließlich über analoge Ausgänge. Der ACC5703-8-SA-U/I auf der rechten Seite bietet zusätzlich einen digitalen Ausgang. Ein klarer Vorteil, denn damit lässt sich die Datenausgabe flexibel und anwendungsspezifisch konfigurieren.

Die RS485-Digitalschnittstelle und frei skalierbare Analogausgänge

Windparks erstrecken sich über große Flächen, weshalb eine zuverlässige Datenübertragung über weite Strecken erforderlich ist. Der ACC5703-8-SA-U/I verfügt über eine digitale RS485-Schnittstelle sowie flexibel skalierbare Analogausgänge. RS485 verbessert die Überwachung von Windkraftanlagen deutlich, da die Schnittstelle eine stabile Datenübertragung über Distanzen von bis zu 1200 Metern ermöglicht.

Zusätzlich zur beeindruckenden Reichweite unterstützt die RS485-Schnittstelle Datenraten von etwa 100 Kbit/s über die gesamte Entfernung – vollkommen ausreichend für Steuerungs- und Sensoranwendungen in Windkraftanlagen.

Ideal für die Integration in Maschinen und Systeme

Der ACC5703-8-SA-U/I ist ein kompakter und robuster Sensor zur präzisen Zustandsüberwachung – entwickelt für die einfache Integration in unterschiedlichste Maschinen und Systeme.

Mit dem Einsatz dieses Sensors erhalten Betreiber von Windkraftanlagen wichtige Informationen über den Zustand ihrer Anlagen. Die präzisen und belastbaren Messdaten sind entscheidend für die Zuverlässigkeit der gesamten Turbine.

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