WO2007003173A2 - Device and method for monitoring an elastomechanical supporting structure - Google Patents

Device and method for monitoring an elastomechanical supporting structure Download PDF

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WO2007003173A2
WO2007003173A2 PCT/DE2006/001139 DE2006001139W WO2007003173A2 WO 2007003173 A2 WO2007003173 A2 WO 2007003173A2 DE 2006001139 W DE2006001139 W DE 2006001139W WO 2007003173 A2 WO2007003173 A2 WO 2007003173A2
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    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring an elasto-mechanical support structure, in particular a wind turbine of a wind energy plant having a rotor and a tower carrying the rotor. Moreover, the invention relates to a method for monitoring an elastomechanical support structure of a mobile or immobile construction, in particular of a rotor and a rotor bearing the tower having wind turbine of a wind turbine.
  • CMS Condition Monitoring Systems
  • DE 42 40 600 C1 describes a method for detecting and assessing structural weaknesses in aircraft.
  • a targeted external vibration excitation by means of a generator for excitation signals.
  • the resulting vibration modes are compared with reference vibration modes.
  • EP 10 04 867 A2 and EP 15 48 419 A1 relate to the monitoring of rotating components.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned, which allows precise monitoring of the support structure.
  • the invention has for its object to provide a method for monitoring the support structure by means of such a device.
  • the first object is achieved according to the invention with a device of the type mentioned above with at least one arranged on the support structure vibration sensor, with an evaluation unit for determining instantaneous natural frequencies of the support structure based on a sensor signal of the vibration and for determining instantaneous parameters with respect to potential damage areas of the original undamaged bearing structure parameterized stiffness matrix and / or inertial matrix of the support structure based on the instantaneous natural frequencies, with a diagnostic unit for comparing the current parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix with the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix and with an output unit for outputting a status message via a Condition of the support structure in a deviation of the current parameters of the stiffness matrix relate As the inertial matrix of the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix.
  • the subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.
  • the inventive, electrically, in particular also electronically operating device is thus suitable for condition monitoring of an elasto-mechanical support structure, that is, under the influence of external forces elastic deformations and stresses subject elastic fixed support body, and offers the advantage of a particularly reliable and accurate information about changes in state the supporting structure.
  • the condition monitoring is preferably a damage monitoring, so that with the device a damage early detection is possible.
  • the invention is versatile;
  • the supporting structure can be an engineering structure, for example a church tower, a chimney, a mast, an antenna or a bridge.
  • the device according to the invention for monitoring the condition of a wing of an aircraft. It is also possible by means of the invention for example to monitor a natural object, for example an older, tall tree.
  • the invention can serve for monitoring a wind energy plant, wherein the support structure in particular the tower of the wind turbine. energy system includes.
  • one or more potential damage regions of the support structure can be examined and monitored with the device.
  • the invention makes use of the fact that the potential damage areas, which are, for example, joint impacts, alternating immersion zones (in particular in marine wind turbines), crevices, cross-sectional jumps and / or areas of the supporting structure, which are to be regarded as first links of a possible failure chain, may change their stiffness and / or mass at an incoming damage, whereby the carrying behavior of the support structure changes in a regularly undesirable manner. In particular, fatigue damage to the support structure can be prevented with the invention.
  • an observation of a change in mass can be carried out with the aid of the inertia matrix, it being possible to detect both a stiffness change and a mass change advantageously based on the stiffness matrix and the inertia matrix. It is sufficient to provide a single vibration sensor, that is to say a sensor for measuring vibration variables, but a plurality of vibration sensors can also be used in the device according to the invention. In particular, it is also possible to measure at a measuring point simultaneously in different directions, in particular in all spatial directions.
  • the diagnostic unit can additionally be used to compare the instantaneous parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix with corresponding parameters of states of the support structure that lie between the initial state and the instantaneous state of the support structure.
  • the temporal course of the state can be observed in this way and, for example, a trend analysis can be carried out.
  • the vibration sensor is wired to the evaluation unit.
  • a transmitter connected to the vibration sensor is provided for transmitting the sensor signal of the vibration sensor via a remote transmission link to a receiver, and the evaluation unit is connected to the receiver.
  • a support structure can be monitored with the invention, which is arranged at a very great distance to the evaluation unit and thus to an operator of the device.
  • monitoring of an off-shore wind energy installation arranged in the sea can be carried out from the mainland in a simple manner.
  • a radio transmitter are provided as the transmitter, a radio receiver as the receiver, and a radio remote transmission link as the remote transmission path.
  • the vibration sensor is, for example, a displacement transducer or a transducer, for example having strain gauges, or else a laser measuring device.
  • the vibration sensor comprises a speed sensor and / or an acceleration sensor.
  • the vibration pickup absorbs a vibration quantity absolutely correctly, but only the sensor signal must permit a correct determination of the natural frequencies.
  • the output unit which in principle may be configured in any way to an information transfer, a screen and / or a printer, so that in a simple way, a visualization of the monitoring performed with the device can be made ,
  • a processing unit for forming the sensor signal from at least one output of the vibration sensor arranged.
  • the processing unit which could also be generally referred to as an intermediate member, takes over the amplification and processing of the electrical output of the vibration sensor.
  • the vibration pickup forms a sensor signal forming the vibration magnitude of a vibrational excitation of the support structure caused vibration of the support structure, wherein from the vibration magnitude by means of the evaluation unit, the current natural frequencies of the support structure are determined , where from the current natural frequencies by means of a stored in the evaluation, a dynamic behavior of the undamaged support structure descriptive and parameterized with respect to potential damage areas of the support structure momentary matrix parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix by means of an inverse parameter identification based on a multiparametereigenwertproblems determined be, with the thus determined instantaneous parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix by means of the diagnostic are compared with the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix and wherein a deviation of the current parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix from the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix by means of the output unit, a state message about a state
  • the method according to the invention works advantageously on the basis of variables which can be measured with only little effort. Problems which occur in systems known from the prior art and which relate in particular to incomplete measurement data and / or a model reduction which substantially reduces the accuracy of the statement are reliably avoided with the invention.
  • a status message it is also advantageously possible for a status message to be transmitted if there is no deviation of the momentary parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix from the original parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix.
  • the method can advantageously be used, for example, in support structures configured as off-shore structures or as land-based engineering structures or as a means of transport.
  • the vibration excitation of the support structure can advantageously be done from the outside and of course, for example in a tower of an off-shore wind turbine by air movements (wind) or sea water waves or seismic movements.
  • the stiffness matrix and the inertia matrix are formed by model matrices, whereby the parameterization of the model matrices to achieve a damage statement is carried out in such a way that the parameters belong to the structural areas predestined for structural damage, generally damage areas; For example, the damage areas may be areas with the shortest expected lifetime.
  • These regions to be examined on the support structure are freely selectable and, for example, in a model of the support structure describing the dynamic behavior of the undamaged support structure, the stiffness and / or inertia matrix belonging to the selected damage regions is parameterized, the number of which can be determined in one pass instantaneous, that is current, parameter is less than or equal to the number of reliably determinable on the support structure natural frequencies of the support structure.
  • the stiffness and / or inertia matrix belonging to the selected damage regions is parameterized, the number of which can be determined in one pass instantaneous, that is current, parameter is less than or equal to the number of reliably determinable on the support structure natural frequencies of the support structure.
  • modal sizes of the support structure are used, for which the experimental modal analysis can be applied.
  • the experimental modal analysis provides the modal sizes of the structure and allows an observation of the evolution of these quantities.
  • the natural frequencies can be determined with high accuracy with little effort.
  • the natural frequencies determined in this way preferably come at regular intervals to the parameter determination.
  • a determination is made of the instantaneous parameters whose number n coincides with the number k of the natural frequencies.
  • the multiparameter eigenvalue problem is solved for an equal number k of model equations, whereby the number k of the model equations in the vector space of the eigenvalue problems is simultaneously solved.
  • One of the support structure to be examined on the basis of a physical-mechanical plausibility check and a match of the natural frequencies closest parameter set indicates the current parameters. Based on the current parameters, a damage assessment is made for all considered damage areas.
  • the original parameters that is to say the parameters of the undamaged supporting structure, are basically equal to 1, the instantaneous parameters can deviate from 1 and, with such a deviation of 1, indicate a change in the rigidity or the mass of the supporting structure in the respective damage region.
  • the amount of the instantaneous parameters respectively indicates the ratio of the instantaneous stiffness or mass to the starting stiffness or initial mass of the respective damage region of the support structure.
  • the vibration magnitude is transmitted by means of the transmitter via a remote transmission path to the receiver, so that the method can be used as a remote diagnosis method without local allocation of the evaluation and in particular the output unit to be monitored support structure.
  • the status message may advantageously have a particularly high information density and significance if, according to another advantageous embodiment of the invention, the status message comprises an indication of a damage area and / or an indication of a size of a change of state.
  • the state message is a damage notification, and the size of the state change is a damage quantity.
  • the Damage notification advantageously provides a statement about the presence of structural damage of the support structure, their location and their extent.
  • the vibration sensor could basically record the vibration magnitude continuously and without interruption.
  • the vibration pickup picks up the vibration quantity at regular time intervals. The monitoring accuracy increases, the shorter these time intervals are.
  • the invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown schematically as an embodiment in the drawing and will be described below. In the drawing, the single figure shows a device for monitoring an elasto-mechanical support structure.
  • the support structure 1 has, as details to be examined and monitored, three potential damage areas 2, 3, 4 whose properties are to be monitored by means of a device 5 for monitoring the support structure 1 ,
  • the damage areas 2, 3, 4 each change their rigidity in the case of damage that is at least emerging, but at the latest when the damage already occurs, as a result of which the load bearing behavior of the support structure 1 is worsened. It may be that either only at one of the damage areas 2, 3, 4 damage occurs or that at several of the damage areas 2, 3, 4 damage occurs.
  • a vibration sensor 6 Arranged on the support structure 1 is a vibration sensor 6 designed as a speed or acceleration sensor, by means of which a vibration quantity of the vibration sensor 6 is arranged
  • Support structure 1 is measured.
  • the vibration sensor 6 is an amplification and processing of the vibration magnitude of an electrical output of the Vibration sensor 6 serving processing unit 7 electrically connected.
  • the processing unit 7 comprises an amplifier, an A / D converter and optionally a signal processing unit and outputs an information about the instantaneous dynamic behavior of the support structure 1 comprehensive electrical sensor signal of the vibration sensor 6 at an output 8.
  • the sensor signal is transmitted via a remote transmission link 11 to a receiver 12.
  • the receiver 12 is connected by an electric line 13 with an evaluation unit 14 for determining instantaneous natural frequencies of the support structure 1 on the basis of the sensor signal of the vibration sensor 6 and for determining instantaneous parameters of a potential damage areas 2, 3, 4 of the original undamaged support structure 1 parameterized stiffness matrix and a correspondingly parameterized inertia matrix of the support structure 1 based on the instantaneous natural frequencies.
  • the evaluation unit 14 comprises a signal processing unit for determining the instantaneous natural frequencies of the support structure 1 from the sensor signal of the vibration pickup 6 and a unit for an inverse parameter identification based on a multiparameter eigenvalue problem, wherein from the above parameterized model matrices and the aforementioned instantaneous, that is current , Natural frequencies, the current parameters of the stiffness matrix and the inertia matrix are determined. If there is a change in the parameterization of the model matrices, other potential damage areas can be investigated using the modal variables from the frequency determination.
  • a diagnostic unit 15 connected downstream of the evaluation unit 14, the momentary parameters of the stiffness matrix and the inertia matrix with the original parameters, that is to say the parameters associated with the undamaged bearing structure 1, and possibly additionally with parameters of states of the support structure which are between the original state and the instantaneous Condition of the supporting structure are compared.
  • the diagnostic unit 15 can also be integrated in the evaluation unit 14.
  • an output unit 16 Downstream of the diagnostic unit 15 is an output unit 16 for outputting a status message, in particular a damage message, about a momentary state, in particular a damage, of the support structure 1.
  • a status message is output at least if the current parameters of the stiffness matrix or the Current parameters of the inertial matrix of the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix differ.
  • a deviation is an indication of a change, in particular a damage, in a potential damage area associated with the respective parameter.
  • a user receives information about whether a parameter has changed and thus a change in the stiffness and / or the inertia, in particular an at least signifying damage, has occurred, furthermore about where the change has occurred, that is to say which of the considered potential damage areas the parameter belongs to, and furthermore about how big the change is, ie how big the parameter change is and thus what is the residual rigidity and / or residual inertia of the support structure in the aforementioned concrete damage area.
  • the status message can be logged or further processed, for example, in a data network not shown here.
  • the parameterized stiffness matrix can be assumed.
  • a combination of the consideration of the parameterized stiffness matrix and the parameterized inertia matrix can be advantageous, for example, if conversions or changes in the degree of filling of containers (that is to say their filling or emptying), which lead to mass changes of the support structure 1, are carried out on the support structure to be monitored become.

Abstract

The invention relates to a device (5) and a method for monitoring an elastomechanical supporting structure (1), especially a wind wheel of a wind energy installation, comprising a rotor and a tower carrying the rotor. Said device comprises at least one vibration sensor (6) arranged on the supporting structure (1); an evaluation unit (14) for determining momentaneous natural frequencies of the supporting structure (1) on the basis of a sensor signal of the vibration sensor (6), and for determining momentaneous parameters of a rigidity matrix and/or an inertia matrix of the supporting structure (1), which can be parameterised in terms of potentially damageable regions (2, 3, 4) of the original undamaged supporting structure (1), on the basis of the momentaneous natural frequencies; a diagnosis unit (15) for comparing the momentaneous parameters of the rigidity matrix or the inertia matrix with the original parameters of the rigidity matrix or the inertia matrix; and an output unit (16) for emitting a message relating to the state of the supporting structure (1) in the event of any deviation of the momentaneous parameters of the rigidity matrix or the inertia matrix from the original parameters of the rigidity matrix or the inertia matrix. The invention also relates to a method for monitoring an elastomechanical supporting structure by means of one such device.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur Apparatus and method for monitoring an elasto-mechanical support structure
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur, insbesondere eines einen Rotor und einen den Rotor tragenden Turm aufweisenden Windrades einer Windenergieanlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur eines mobilen oder immobilen Bau- werks, insbesondere eines einen Rotor und einen den Rotor tragenden Turm aufweisenden Windrades einer Windenergieanlage.The invention relates to a device for monitoring an elasto-mechanical support structure, in particular a wind turbine of a wind energy plant having a rotor and a tower carrying the rotor. Moreover, the invention relates to a method for monitoring an elastomechanical support structure of a mobile or immobile construction, in particular of a rotor and a rotor bearing the tower having wind turbine of a wind turbine.
Ein grundsätzliches Problem von Tragkonstruktionen, allgemein Tragstrukturen, ist ihre Lebensdauerbegrenzung aufgrund von im Zeitverlauf eintretenden Strukturschäden. Ein geläu- figes Hilfsmittel zur Instandhaltung solcher Tragkonstruktionen sind insbesondere bei nur schwer zugänglichen Tragkonstruktionen auch unter der Bezeichnung Condition Monitoring Systems (CMS) bekannte Zustandsüberwachungssysteme. Solche Zustandsüberwachungs- systeme sollen ein frühzeitiges Erkennen von Strukturschäden der Tragkonstruktion ermöglichen, so dass durch geeignete Maßnahmen, zum Beispiel durch einen Austausch eines Bauteiles der Tragkonstruktion, Folgeschäden an der Tragkonstruktion und/oder im Umfeld der Tragkonstruktion gegebenenfalls vermieden werden können.A fundamental problem of supporting structures, generally supporting structures, is their life-time limitation due to structural damage occurring over time. A common tool for the maintenance of such supporting structures are condition monitoring systems known under the name Condition Monitoring Systems (CMS), in particular in the case of support structures that are difficult to access. Such condition monitoring systems are intended to enable early detection of structural damage of the supporting structure so that consequential damage to the supporting structure and / or in the vicinity of the supporting structure can optionally be avoided by suitable measures, for example by exchanging a component of the supporting structure.
Durch die WO 03/077048 A1 ist es bereits bekannt, eine Vielzahl von Zustandsdaten, insbesondere Betriebsdaten und Umfelddaten, einer Vorrichtung mit rotierenden Bauelementen, beispielsweise einer Windenergieanlage, zu erfassen. Eine Speicher- und Analyseeinheit ist dabei als separates Modul unabhängig von einer Steuereinheit ausgeführt.It is already known from WO 03/077048 A1 to record a multiplicity of state data, in particular operating data and environmental data, of a device with rotating components, for example a wind energy plant. A storage and analysis unit is designed as a separate module independent of a control unit.
Weiterhin beschreibt die DE 42 40 600 C1 ein Verfahren zum Erkennen und Bewerten von Strukturschwächen bei Flugzeugen. Bei diesem Verfahren erfolgt eine gezielte äußere Schwingungsanregung mittels eines Generators für Erregersignale. Die daraus gewonnen Schwingungsformen werden mit Referenz-Schwingungsformen verglichen. Ferner beziehen sich die EP 10 04 867 A2 und die EP 15 48 419 A1 auf die Überwachung rotierender Bauteile.Furthermore, DE 42 40 600 C1 describes a method for detecting and assessing structural weaknesses in aircraft. In this method, a targeted external vibration excitation by means of a generator for excitation signals. The resulting vibration modes are compared with reference vibration modes. Furthermore, EP 10 04 867 A2 and EP 15 48 419 A1 relate to the monitoring of rotating components.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine präzise Überwachung der Tragstruktur ermöglicht. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der Tragstruktur mittels einer solchen Vorrichtung anzugeben.The invention has for its object to provide a device of the type mentioned, which allows precise monitoring of the support structure. In addition, the invention has for its object to provide a method for monitoring the support structure by means of such a device.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit zumindest einem an der Tragstruktur angeordneten Schwingungsaufnehmer, mit einer Auswerteeinheit zur Bestimmung von momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur auf Grundlage eines Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers und zur Bestimmung von momentanen Parametern einer bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen der ursprünglichen ungeschädigten Tragstruktur parametrisierten Steifigkeitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix der Tragstruktur auf Grundlage der momentanen Eigenfrequenzen, mit einer Diagnoseeinheit zum Vergleich der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix und mit einer Ausgabeeinheit zur Ausgabe einer Zu- standsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The first object is achieved according to the invention with a device of the type mentioned above with at least one arranged on the support structure vibration sensor, with an evaluation unit for determining instantaneous natural frequencies of the support structure based on a sensor signal of the vibration and for determining instantaneous parameters with respect to potential damage areas of the original undamaged bearing structure parameterized stiffness matrix and / or inertial matrix of the support structure based on the instantaneous natural frequencies, with a diagnostic unit for comparing the current parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix with the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix and with an output unit for outputting a status message via a Condition of the support structure in a deviation of the current parameters of the stiffness matrix relate As the inertial matrix of the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.
Die erfindungsgemäße, elektrisch, insbesondere auch elektronisch, arbeitende Vorrichtung ist somit geeignet für eine Zustandsüberwachung einer elastomechanischen Tragstruktur, das heißt eines unter Einwirkung von äußeren Kräften elastischen Formänderungen und Spannungen unterliegenden elastisch festen Tragkörpers, und bietet den Vorteil einer besonders zuverlässigen und präzisen Information über Zustandsänderungen der Tragstruktur. Die Zustandsüberwachung ist vorzugsweise eine Schadensüberwachung, so dass mit der Vorrichtung eine Schadensfrüherkennung ermöglicht ist. Die Erfindung ist vielseitig einsetzbar; so kann die Tragstruktur beispielsweise ein Ingenieurbauwerk, zum Beispiel ein Kirchturm, ein Schornstein, ein Mast, eine Antenne oder eine Brücke, sein. Es ist aber beispielsweise auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Zustandes eines Flügels eines Luftfahrzeuges einzusetzen. Auch kann mittels der Erfindung zum Bei- spiel eine Überwachung eines natürlichen Objektes, beispielsweise eines älteren, hohen Baumes, vorgenommen werden. Vorzugsweise kann die Erfindung aber einer Überwachung einer Windenergieanlage dienen, wobei die Tragstruktur insbesondere den Turm der Wind- energieanlage umfasst. Es sind mit der Vorrichtung vorteilhaft ein oder mehrere potentielle Schädigungsbereiche der Tragstruktur untersuchbar und überwachbar. Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, dass die potentiellen Schädigungsbereiche, die zum Beispiel Verbindungsstöße, Wechseltauchzonen (insbesondere bei im Meer aufgebauten Windener- gieanlagen), Kolkbereiche, Querschnittssprünge und/oder Bereiche der Tragstruktur, die als erste Glieder einer möglichen Versagenskette anzusehen sind, umfassen können, bei einem eintretenden Schaden ihre Steifigkeit und/oder Masse ändern, wodurch sich das Tragverhalten der Tragstruktur in regelmäßig unerwünschter Weise verändert. Insbesondere können mit der Erfindung Ermüdungsschäden an der Tragstruktur verhindert werden. Eine Beobach- tung einer Steifigkeitsänderung kann unter Zuhilfenahme der Steifigkeitsmatrix erfolgen, eine Beobachtung einer Masseänderung kann unter Zuhilfenahme der Trägheitsmatrix erfolgen, wobei vorteilhaft ausgehend von Steifigkeitsmatrix und Trägheitsmatrix sowohl eine Steifig- keits- als auch eine Masseänderung erkennbar ist. Es ist ausreichend, einen einzigen Schwingungsaufnehmer, das heißt einen Sensor zur Messung von Schwingungsgrößen, vorzusehen, jedoch können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch mehrere Schwingungsaufnehmer zur Anwendung kommen. Insbesondere kann auch an einem Messpunkt gleichzeitig in verschiedenen Richtungen, insbesondere in allen Raumrichtungen, gemessen werden. Vorzugsweise kann mit der Diagnoseeinheit zusätzlich auch ein Vergleich der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mit ent- sprechenden Parametern von Zuständen der Tragstruktur, die zwischen dem Ursprungszustand und dem momentanen Zustand der Tragstruktur liegen, vorgenommen werden. Vorteilhaft kann auf diese Weise auch der zeitliche Verlauf des Zustandes beobachtet und beispielsweise eine Trendanalyse durchgeführt werden.The inventive, electrically, in particular also electronically operating device is thus suitable for condition monitoring of an elasto-mechanical support structure, that is, under the influence of external forces elastic deformations and stresses subject elastic fixed support body, and offers the advantage of a particularly reliable and accurate information about changes in state the supporting structure. The condition monitoring is preferably a damage monitoring, so that with the device a damage early detection is possible. The invention is versatile; For example, the supporting structure can be an engineering structure, for example a church tower, a chimney, a mast, an antenna or a bridge. However, it is also conceivable, for example, to use the device according to the invention for monitoring the condition of a wing of an aircraft. It is also possible by means of the invention for example to monitor a natural object, for example an older, tall tree. Preferably, however, the invention can serve for monitoring a wind energy plant, wherein the support structure in particular the tower of the wind turbine. energy system includes. Advantageously, one or more potential damage regions of the support structure can be examined and monitored with the device. The invention makes use of the fact that the potential damage areas, which are, for example, joint impacts, alternating immersion zones (in particular in marine wind turbines), crevices, cross-sectional jumps and / or areas of the supporting structure, which are to be regarded as first links of a possible failure chain, may change their stiffness and / or mass at an incoming damage, whereby the carrying behavior of the support structure changes in a regularly undesirable manner. In particular, fatigue damage to the support structure can be prevented with the invention. An observation of a change in mass can be carried out with the aid of the inertia matrix, it being possible to detect both a stiffness change and a mass change advantageously based on the stiffness matrix and the inertia matrix. It is sufficient to provide a single vibration sensor, that is to say a sensor for measuring vibration variables, but a plurality of vibration sensors can also be used in the device according to the invention. In particular, it is also possible to measure at a measuring point simultaneously in different directions, in particular in all spatial directions. In addition, the diagnostic unit can additionally be used to compare the instantaneous parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix with corresponding parameters of states of the support structure that lie between the initial state and the instantaneous state of the support structure. Advantageously, the temporal course of the state can be observed in this way and, for example, a trend analysis can be carried out.
Es ist beispielhaft vorstellbar, dass der Schwingungsaufnehmer mit der Auswerteeinheit verkabelt ist. Hingegen ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein mit dem Schwingungsaufnehmer verbundener Sender zur Übermittlung des Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers über eine Fernübertragungsstrecke zu einem Empfänger vorgesehen, und die Auswerteeinheit ist mit dem Empfänger verbunden. Auf diese Weise kann mit der Erfindung eine Tragstruktur überwacht werden, die in sehr großer Entfernung zu der Auswerteeinheit und somit zu einem Bediener der Vorrichtung angeordnet ist. Insbesondere kann mit einer solchen Vorrichtung auf einfache Weise eine Überwachung einer im Meer angeordneten, Off-Shore-Windenergieanlage vom Festland aus vorgenommen werden. Vorzugsweise sind als Sender ein Funksender, als Empfänger ein Funkempfänger und als Fern- Übertragungsstrecke eine Funkfemübertragungsstrecke vorgesehen. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Schwingungsaufnehmer zum Beispiel ein Wegaufnehmer oder ein beispielsweise Dehnungsmessstreifen aufweisender Aufnehmer oder auch ein Lasermessgerät ist. Besonders vorteilhaft für eine hohe Zuverlässigkeit und Dauerhaltbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei gleichzeitig einfachem und vergleichsweise kostengünstigem Aufbau ist es hingegen, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Schwingungsaufnehmer einen Geschwindigkeitsaufnehmer und/oder einen Beschleunigungsaufnehmer umfasst. Grundsätzlich ist es für die Erfindung nicht erforderlich, dass der Schwingungsaufnehmer eine Schwingungsgröße absolut richtig aufnimmt, sondern es muss lediglich das Sensorsignal eine richtige Bestimmung der Eigen- frequenzen zulassen.It is conceivable by way of example that the vibration sensor is wired to the evaluation unit. On the other hand, according to an advantageous development of the invention, a transmitter connected to the vibration sensor is provided for transmitting the sensor signal of the vibration sensor via a remote transmission link to a receiver, and the evaluation unit is connected to the receiver. In this way, a support structure can be monitored with the invention, which is arranged at a very great distance to the evaluation unit and thus to an operator of the device. In particular, with such a device, monitoring of an off-shore wind energy installation arranged in the sea can be carried out from the mainland in a simple manner. Preferably, a radio transmitter are provided as the transmitter, a radio receiver as the receiver, and a radio remote transmission link as the remote transmission path. In principle, it is conceivable that the vibration sensor is, for example, a displacement transducer or a transducer, for example having strain gauges, or else a laser measuring device. On the other hand, it is particularly advantageous for high reliability and durability of the device according to the invention with a simultaneously simple and comparatively inexpensive construction if, according to another advantageous development of the invention, the vibration sensor comprises a speed sensor and / or an acceleration sensor. In principle, it is not necessary for the invention that the vibration pickup absorbs a vibration quantity absolutely correctly, but only the sensor signal must permit a correct determination of the natural frequencies.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Ausgabeeinheit, die grundsätzlich in beliebiger Weise zu einer Informationsübermittlung ausgestaltet sein kann, einen Bildschirm und/oder einen Drucker auf, so dass in einfacher Weise eine Visuali- sierung der mit der Vorrichtung durchgeführten Überwachung vorgenommen werden kann.According to another advantageous embodiment of the invention, the output unit, which in principle may be configured in any way to an information transfer, a screen and / or a printer, so that in a simple way, a visualization of the monitoring performed with the device can be made ,
Für eine vereinfachte Auswertbarkeit und Weiterverarbeitbarkeit des Sensorsignales ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Schwingungsaufnehmer und der Auswerteeinheit, und zwar insbesondere zwischen dem Schwingungs- aufnehmer und dem Sender, eine Verarbeitungseinheit zur Bildung des Sensorsignales aus zumindest einer Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers angeordnet. Die Verarbeitungseinheit, die allgemein auch als Zwischenglied bezeichnet werden könnte, übernimmt die Verstärkung und Verarbeitung der elektrischen Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers.For a simplified evaluability and Weiterverarbeitbarkeit the sensor signal according to another advantageous embodiment of the invention between the vibration sensor and the evaluation, in particular between the vibration and the transmitter, a processing unit for forming the sensor signal from at least one output of the vibration sensor arranged. The processing unit, which could also be generally referred to as an intermediate member, takes over the amplification and processing of the electrical output of the vibration sensor.
Die oben zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, wobei der Schwingungsaufnehmer eine das Sensorsignal bildende Schwingungsgröße einer durch Schwingungsanregung der Tragstruktur hervorgerufenen Schwingung der Tragstruktur aufnimmt, wobei aus der Schwingungsgröße mittels der Aus- werteeinheit die momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur bestimmt werden, wobei aus den momentanen Eigenfrequenzen mittels einer in der Auswerteeinheit abgelegten, ein dynamisches Verhalten der ungeschädigten Tragstruktur beschreibenden und bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen der Tragstruktur parametrisierten Steifigkeitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix momentane Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels einer inversen Parameteridentifikation auf Grundlage eines Multipa- rametereigenwertproblems bestimmt werden, wobei die derart bestimmten momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels der Diagnoseein- heit mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix verglichen werden und wobei bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels der Ausgabeeinheit eine Zustandsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur ausgegeben wird. Die weiteren Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The above second object is achieved according to the invention with a method of the type mentioned, wherein the vibration pickup forms a sensor signal forming the vibration magnitude of a vibrational excitation of the support structure caused vibration of the support structure, wherein from the vibration magnitude by means of the evaluation unit, the current natural frequencies of the support structure are determined , where from the current natural frequencies by means of a stored in the evaluation, a dynamic behavior of the undamaged support structure descriptive and parameterized with respect to potential damage areas of the support structure momentary matrix parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix by means of an inverse parameter identification based on a multiparametereigenwertproblems determined be, with the thus determined instantaneous parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix by means of the diagnostic are compared with the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix and wherein a deviation of the current parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix from the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix by means of the output unit, a state message about a state of the support structure is output. The other subclaims relate to particularly expedient developments of the method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet vorteilhaft auf der Grundlage von mit einem nur geringen Aufwand messbaren Größen. Probleme, wie sie bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen auftreten und die insbesondere unvollständige Messdaten und/oder eine die Aussagegenauigkeit wesentlich verschlechternde Modellreduktionen betreffen, werden mit der Erfindung zuverlässig vermieden. Es kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft auch dann eine Zustandsmitteilung erfolgen, wenn keine Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix vorliegt. Das Verfahren ist vorteilhaft zum Beispiel bei als Off-Shore-Bauwerke oder als landgebundene Ingenieurbauwerke oder als Verkehrsmittel ausgebildeten Tragstrukturen einsetzbar. Die Schwingungsanregung der Tragstruktur kann vorteilhaft von außen und natürlich erfolgen, zum Beispiel bei einem Turm eines Off-Shore-Windrades durch Luftbewegungen (Wind) oder Meereswasserwellen oder seismische Bewegungen. Die Steifigkeitsmatrix und die Trägheitsmatrix werden von Modellmatrizen gebildet, wobei die Parametrisierung der Modellmatrizen zum Erzielen einer Schädigungsaussage so erfolgt, dass die Parameter zu den für Strukturschäden prädestinierten Strukturbereichen, allgemein Schädigungsberei- chen, gehören; beispielsweise kann es sich bei den Schädigungsbereichen um Bereiche mit der kürzesten zu erwartenden Lebensdauer handeln. Diese an der Tragstruktur zu untersuchenden Bereiche sind frei wählbar, und es werden beispielsweise in einem das dynamische Verhalten der ungeschädigten Tragstruktur beschreibenden Modell der Tragstruktur die zu den gewählten Schädigungsbereichen gehörenden Steifigkeits- und/oder Trägheitsmatrix parametrisiert, wobei die Anzahl der in einem Durchgang zu bestimmenden momentanen, das heißt aktuellen, Parameter kleiner oder gleich der Anzahl der an der Tragstruktur zuverlässig bestimmbaren Eigenfrequenzen der Tragstruktur ist. Zur Parameterermittlung werden modale Größen der Tragstruktur verwendet, wozu die experimentelle Modalanalyse angewendet werden kann. Von besonderem Vorteil ist bei der Erfindung, dass lediglich die Eigen- frequenzen als modale Größen bestimmt werden müssen. Die experimentelle Modalanalyse liefert die modalen Größen der Struktur und ermöglicht eine Beobachtung der Entwicklung dieser Größen. Beispielsweise können vorteilhaft Ausgangsmessungen aus natürlicher An- regung der Tragstruktur, zum Beispiel aufgrund Luftbewegungen, erfolgen. Von besonderem Vorteil ist, dass bei der Erfindung die Eigenfrequenzen mit hoher Genauigkeit bei nur geringem Messaufwand bestimmt werden können. Die derart bestimmten Eigenfrequenzen kommen bevorzugt in regelmäßigen Abständen der Parameterbestimmung zu. Beispielhaft er- folgt aus einer bestimmten Anzahl k von Eigenfrequenzen und den parametrisierten Modell- matrizen eine Bestimmung der momentanen Parameter, deren Anzahl n mit der Anzahl k der Eigenfrequenzen übereinstimmt. Dazu wird für eine gleiche Anzahl k von Modellgleichungen das Multiparametereigenwertproblem gelöst, wobei simultan die Anzahl k der Modellgleichungen im Vektorraum der Eigenwertprobleme gelöst wird. Ein der zu untersuchenden Tragstruktur aufgrund einer physikalisch-mechanischen Plausibilitätsüberprüfung sowie einer Übereinstimmung der Eigenfrequenzen nächstkommender Parametersatz gibt die momentanen Parameter an. Ausgehend von den momentanen Parametern wird eine Schadensbeurteilung für alle betrachteten Schädigungsbereiche gestellt. Die ursprünglichen Parameter, das heißt die Parameter der ungeschädigten Tragstruktur, sind grundsätzlich gleich 1 , die momentanen Parameter können von 1 abweichen und zeigen bei einer solchen Abweichung von 1 eine Änderung der Steifigkeit beziehungsweise der Masse der Tragstruktur in dem jeweiligen Schädigungsbereich an. Der Betrag der momentanen Parameter gibt jeweils das Verhältnis der momentanen Steifigkeit beziehungsweise Masse zu der Ausgangssteifigkeit beziehungsweise Ausgangsmasse des jeweiligen Schädigungsbereiches der Tragstruktur an. Von besonderem Vorteil ist bei der Erfindung, dass keine Annäherung an eine Lösung vorgenommen wird, sondern dass eine direkte Lösung gefunden wird. Die Erfindung nutzt vorteilhaft den Umstand, dass sich selbst bei nur kleinen Zustandsänderungen, insbesondere Schädigungen, der Tragstruktur deren Eigenfrequenzen feststellbar ändern.The method according to the invention works advantageously on the basis of variables which can be measured with only little effort. Problems which occur in systems known from the prior art and which relate in particular to incomplete measurement data and / or a model reduction which substantially reduces the accuracy of the statement are reliably avoided with the invention. In the method according to the invention, it is also advantageously possible for a status message to be transmitted if there is no deviation of the momentary parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix from the original parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix. The method can advantageously be used, for example, in support structures configured as off-shore structures or as land-based engineering structures or as a means of transport. The vibration excitation of the support structure can advantageously be done from the outside and of course, for example in a tower of an off-shore wind turbine by air movements (wind) or sea water waves or seismic movements. The stiffness matrix and the inertia matrix are formed by model matrices, whereby the parameterization of the model matrices to achieve a damage statement is carried out in such a way that the parameters belong to the structural areas predestined for structural damage, generally damage areas; For example, the damage areas may be areas with the shortest expected lifetime. These regions to be examined on the support structure are freely selectable and, for example, in a model of the support structure describing the dynamic behavior of the undamaged support structure, the stiffness and / or inertia matrix belonging to the selected damage regions is parameterized, the number of which can be determined in one pass instantaneous, that is current, parameter is less than or equal to the number of reliably determinable on the support structure natural frequencies of the support structure. For parameter determination modal sizes of the support structure are used, for which the experimental modal analysis can be applied. Of particular advantage in the invention is that only the natural frequencies have to be determined as modal quantities. The experimental modal analysis provides the modal sizes of the structure and allows an observation of the evolution of these quantities. For example, initial measurements from natural movement of the support structure, for example, due to air movements done. It is particularly advantageous that in the invention, the natural frequencies can be determined with high accuracy with little effort. The natural frequencies determined in this way preferably come at regular intervals to the parameter determination. By way of example, from a certain number k of eigenfrequencies and the parameterized model matrices, a determination is made of the instantaneous parameters whose number n coincides with the number k of the natural frequencies. For this purpose, the multiparameter eigenvalue problem is solved for an equal number k of model equations, whereby the number k of the model equations in the vector space of the eigenvalue problems is simultaneously solved. One of the support structure to be examined on the basis of a physical-mechanical plausibility check and a match of the natural frequencies closest parameter set indicates the current parameters. Based on the current parameters, a damage assessment is made for all considered damage areas. The original parameters, that is to say the parameters of the undamaged supporting structure, are basically equal to 1, the instantaneous parameters can deviate from 1 and, with such a deviation of 1, indicate a change in the rigidity or the mass of the supporting structure in the respective damage region. The amount of the instantaneous parameters respectively indicates the ratio of the instantaneous stiffness or mass to the starting stiffness or initial mass of the respective damage region of the support structure. Of particular advantage in the invention is that no approach to a solution is made, but that a direct solution is found. The invention advantageously utilizes the fact that even with only small changes in state, in particular damage, of the support structure, its natural frequencies change noticeably.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Schwingungsgröße mittels des Senders über eine Fernübertragungsstrecke an den Empfänger übertragen, so dass das Verfahren als Ferndiagnoseverfahren ohne örtliche Zuordnung der Auswerteeinheit und insbesondere der Ausgabeeinheit zu der zu überwachenden Tragstruktur eingesetzt werden kann. Von Vorteil bei vorgenannter Weiterbildung ist insbesondere, dass aus einer Fern- Überwachung der elastomechanischen Tragstruktur eine aussagekräftige Schadensbeurteilung vorgenommen werden kann.According to an advantageous embodiment of the invention, the vibration magnitude is transmitted by means of the transmitter via a remote transmission path to the receiver, so that the method can be used as a remote diagnosis method without local allocation of the evaluation and in particular the output unit to be monitored support structure. An advantage of the aforementioned development is in particular that from a remote monitoring of the elasto-mechanical support structure a meaningful damage assessment can be made.
Die Zustandsmitteilung kann vorteilhaft eine besonders hohe Informationsdichte und Aussagekraft aufweisen, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Zustandsmitteilung eine Angabe eines Schädigungsbereiches und/oder eine Angabe einer Größe einer Zustandsänderung umfasst. Vorzugsweise ist die Zustandsmitteilung eine Schadensmitteilung, und die Größe der Zustandsänderung ist eine Schadensgröße. Die Schädigungsmitteilung liefert vorteilhaft eine Aussage über ein Vorhandensein von Strukturschäden der Tragstruktur, deren Ort und deren Ausmaß.The status message may advantageously have a particularly high information density and significance if, according to another advantageous embodiment of the invention, the status message comprises an indication of a damage area and / or an indication of a size of a change of state. Preferably, the state message is a damage notification, and the size of the state change is a damage quantity. The Damage notification advantageously provides a statement about the presence of structural damage of the support structure, their location and their extent.
Der Schwingungsaufnehmer könnte die Schwingungsgröße grundsätzlich fortwährend und ohne Unterbrechung aufnehmen. Jedoch ist es zur Reduzierung der von der Schwingungsgröße verursachten Datenmenge und für einen niedrigen Verbrauch elektrischer Energie für das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Schwingungsaufnehmer die Schwingungsgröße in regelmäßigen Zeitabständen aufnimmt. Dabei steigt die Überwachungsgenauigkeit, um so kürzer diese Zeitabstände sind.The vibration sensor could basically record the vibration magnitude continuously and without interruption. However, in order to reduce the amount of data caused by the vibration quantity and for a low consumption of electrical energy, it is particularly advantageous for the method according to the invention if, according to another development of the invention, the vibration pickup picks up the vibration quantity at regular time intervals. The monitoring accuracy increases, the shorter these time intervals are.
Eine sehr exakte Aussage über den Zustand der Tragstruktur lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewinnen, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung die zur Ermittlung der momentanen Parameter herangezogenen momentanen Eigenfrequenzen mit Hilfe einer experimentellen Modalanalyse bestimmt werden.A very exact statement about the state of the supporting structure can be obtained with the method according to the invention if, according to another development of the invention, the instantaneous natural frequencies used to determine the instantaneous parameters are determined with the aid of an experimental modal analysis.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon als Ausführungsbeispiel schematisiert in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine Vor- richtung zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur.The invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown schematically as an embodiment in the drawing and will be described below. In the drawing, the single figure shows a device for monitoring an elasto-mechanical support structure.
In der einzigen Figur ist eine von einem Turm, insbesondere einem einen Rotor tragenden Turm einer hier nicht weiter dargestellten Off-Shore-Windenergieanlage, gebildete elastomechanischen Tragstruktur 1 gezeigt. Ein, insbesondere auf einem Meeresboden verankertes, Fundament 17 trägt die Tragstruktur 1. Die Tragstruktur 1 weist als zu untersuchende und zu überwachende Details drei potentielle Schädigungsbereiche 2, 3, 4 auf, deren Eigenschaften mittels einer Vorrichtung 5 zur Überwachung der Tragstruktur 1 beobachtet werden sollen. Die Schädigungsbereiche 2, 3, 4 verändern bei einem sich zumindest abzeichnenden, spätestens aber bei einem bereits eintretenden Schaden jeweils ihre Steifigkeit, wodurch sich das Tragverhalten der Tragstruktur 1 verschlechtert. Dabei kann es sein, dass entweder nur an einem der Schädigungsbereiche 2, 3, 4 ein Schaden auftritt oder dass an mehreren der Schädigungsbereiche 2, 3, 4 ein Schaden auftritt.In the single figure, one of a tower, in particular a rotor bearing tower of an off-shore wind turbine not shown here, formed elastomechanical support structure 1 is shown. A foundation 17 anchored, in particular anchored on a seabed, carries the support structure 1. The support structure 1 has, as details to be examined and monitored, three potential damage areas 2, 3, 4 whose properties are to be monitored by means of a device 5 for monitoring the support structure 1 , The damage areas 2, 3, 4 each change their rigidity in the case of damage that is at least emerging, but at the latest when the damage already occurs, as a result of which the load bearing behavior of the support structure 1 is worsened. It may be that either only at one of the damage areas 2, 3, 4 damage occurs or that at several of the damage areas 2, 3, 4 damage occurs.
An der Tragstruktur 1 ist ein als Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsaufnehmer ausge- bildeter Schwingungsaufnehmer 6 angeordnet, mittels dessen eine Schwingungsgröße derArranged on the support structure 1 is a vibration sensor 6 designed as a speed or acceleration sensor, by means of which a vibration quantity of the vibration sensor 6 is arranged
Tragstruktur 1 gemessen wird. Mit dem Schwingungsaufnehmer 6 ist eine einer Verstärkung und Verarbeitung einer die Schwingungsgröße abbildenden elektrischen Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers 6 dienende Verarbeitungseinheit 7 elektrisch verbunden. Die Verarbeitungseinheit 7 umfasst einen Verstärker, einen A/D-Wandler sowie gegebenenfalls eine Signalverarbeitungseinheit und gibt an einem Ausgang 8 ein Informationen über das momentane dynamische Verhalten der Tragstruktur 1 umfassendes elektrisches Sensorsignal des Schwingungsaufnehmers 6 aus.Support structure 1 is measured. With the vibration sensor 6 is an amplification and processing of the vibration magnitude of an electrical output of the Vibration sensor 6 serving processing unit 7 electrically connected. The processing unit 7 comprises an amplifier, an A / D converter and optionally a signal processing unit and outputs an information about the instantaneous dynamic behavior of the support structure 1 comprehensive electrical sensor signal of the vibration sensor 6 at an output 8.
Mittels eines mit der Verarbeitungseinheit 8 durch eine elektrische Leitung 9 verbundenen Senders 10 wird das Sensorsignal über eine Fern Übertragungsstrecke 11 zu einem Empfänger 12 übertragen. Der Empfänger 12 ist durch eine elektrische Leitung 13 mit einer Auswer- teeinheit 14 zur Bestimmung von momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur 1 auf Grundlage des Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers 6 und zur Bestimmung von momentanen Parametern einer bezüglich der potentiellen Schädigungsbereiche 2, 3, 4 der ursprünglichen ungeschädigten Tragstruktur 1 parametrisierten Steifigkeitsmatrix und einer entsprechend parametrisierten Trägheitsmatrix der Tragstruktur 1 auf Grundlage der mo- mentanen Eigenfrequenzen verbunden. Grundsätzlich ist aber nur die parametrisierte Steifigkeitsmatrix oder die parametrisierte Trägheitsmatrix erforderlich; im Allgemeinen findet die parametrisierte Steifigkeitsmatrix Anwendung, wenn eine Beobachtung und Zustandsüber- wachung von Details der Tragstruktur gefragt ist, deren vorrangig sich ändernde Eigenschaft die Steifigkeit ist, wohingegen die parametrisierte Trägheitsmatrix Anwendung findet, wenn eine Beobachtung und Zustandsüberwachung von Details der Tragstruktur gefragt ist, deren vorrangig sich ändernde Eigenschaft die Masse ist, und es kann auch eine Kombination aus beidem vorgesehen sein. Die Auswerteeinheit 14 umfasst eine mathematische Beschreibung des dynamischen Verhaltens der ungeschädigten Tragstruktur 1 in Form von Modellmatrizen aufweisenden Modellgleichungen, vorteilhaft zum Beispiel ein FE(=Finite-Elemente)-Modell der ungeschädigten Tragstruktur 1 , wobei die zu den potentiellen Schadensbereichen 2, 3, 4 gehörenden Anteile der Modellmatrizen parametrisiert sind.By means of a transmitter 10 connected to the processing unit 8 by an electrical line 9, the sensor signal is transmitted via a remote transmission link 11 to a receiver 12. The receiver 12 is connected by an electric line 13 with an evaluation unit 14 for determining instantaneous natural frequencies of the support structure 1 on the basis of the sensor signal of the vibration sensor 6 and for determining instantaneous parameters of a potential damage areas 2, 3, 4 of the original undamaged support structure 1 parameterized stiffness matrix and a correspondingly parameterized inertia matrix of the support structure 1 based on the instantaneous natural frequencies. In principle, however, only the parameterized stiffness matrix or the parameterized inertia matrix is required; in general, the parameterized stiffness matrix is used when observation and condition monitoring of details of the support structure is sought, whose predominantly changing property is rigidity, whereas the parameterized inertia matrix is used when observation and condition monitoring of details of the support structure is required. whose predominantly changing property is the mass, and a combination of both can also be provided. The evaluation unit 14 comprises a mathematical description of the dynamic behavior of the undamaged bearing structure 1 in the form of model matrices having model equations, advantageously for example a FE (= finite element) model of the undamaged bearing structure 1, wherein the potential damage areas 2, 3, 4 belonging portions of the model matrices are parameterized.
Außerdem umfasst die Auswerteeinheit 14 eine Signalverarbeitungseinheit zur Bestimmung der momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur 1 aus dem Sensorsignal des Schwin- gungsaufnehmers 6 sowie eine Einheit zu einer inversen Parameteridentifikation auf Grundlage eines Multiparametereigenwertproblems, wobei aus den oben genannten parametrisierten Modellmatrizen und den vorgenannten momentanen, das heißt aktuellen, Eigenfrequenzen die momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix und der Trägheitsmatrix bestimmt werden. Bei einer Änderung in der Parametrisierung der Modellmatrizen können mit den mo- dalen Größen aus der Eingenfrequenzbestimmung entsprechend andere potentielle Schädigungsbereiche untersucht werden. In einer der Auswerteeinheit 14 nachgeschalteten Diagnoseeinheit 15 werden die momentanen Parameter der Steifig keitsmatrix und der Trägheitsmatrix mit den ursprünglichen Parametern, das heißt den der ungeschädigten Tragstruktur 1 zugehörigen Parametern, und gegebenenfalls zusätzlich mit Parametern von Zuständen der Tragstruktur, die zwischen dem Ursprungszustand und dem momentanen Zustand der Tragstruktur liegen, verglichen. Die Diagnoseeinheit 15 kann auch in die Auswerteeinheit 14 integriert sein.In addition, the evaluation unit 14 comprises a signal processing unit for determining the instantaneous natural frequencies of the support structure 1 from the sensor signal of the vibration pickup 6 and a unit for an inverse parameter identification based on a multiparameter eigenvalue problem, wherein from the above parameterized model matrices and the aforementioned instantaneous, that is current , Natural frequencies, the current parameters of the stiffness matrix and the inertia matrix are determined. If there is a change in the parameterization of the model matrices, other potential damage areas can be investigated using the modal variables from the frequency determination. In a diagnostic unit 15 connected downstream of the evaluation unit 14, the momentary parameters of the stiffness matrix and the inertia matrix with the original parameters, that is to say the parameters associated with the undamaged bearing structure 1, and possibly additionally with parameters of states of the support structure which are between the original state and the instantaneous Condition of the supporting structure are compared. The diagnostic unit 15 can also be integrated in the evaluation unit 14.
Der Diagnoseeinheit 15 nachgeschaltet ist eine Ausgabeeinheit 16 zur Ausgabe einer Zu- standsmitteilung, insbesondere einer Schädigungsmitteilung, über einen momentanen Zu- stand, insbesondere eine Schädigung, der Tragstruktur 1. Eine solche Zustandsmitteilung wird zumindest dann ausgegeben, wenn die momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix oder die momentanen Parameter der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix abweichen. Eine Abweichung ist ein Indiz für eine Veränderung, und zwar insbesondere eine Schädigung, in einem dem je- weiligen Parameter zugehörigen potentiellen Schädigungsbereich. Von Vorteil ist es, wenn mittels der Ausgabeeinheit nicht nur eine allgemeine Zustandsmitteilung ausgegeben wird, sondern wenn gleichzeitig eine Angabe über die Größe der Zustandsänderung, das heißt der Zustandsabweichung, sowie über den konkreten Schädigungsbereich der insgesamt betrachteten potentiellen Schädigungsbereiche 2, 3, 4 erfolgt; ein Benutzer erhält dann Infor- mationen darüber, ob sich ein Parameter geändert hat und somit eine Änderung der Steifigkeit und/oder der Trägheit, insbesondere also eine sich zumindest abzeichnende Schädigung, erfolgt ist, ferner darüber, wo die Änderung aufgetreten ist, das heißt zu welchem der betrachteten potentiellen Schädigungsbereiche der Parameter gehört, und weiterhin darüber, wie groß die Änderung ist, also wie groß die Parameteränderung ist und damit wie groß die Reststeifigkeit und/oder Restträgheit der Tragstruktur in dem vorgenannten konkreten Schädigungsbereich ist. Die Zustandsmitteilung kann zum Beispiel in einem hier nicht dargestellten Datennetzwerk protokolliert oder weiterverarbeitet werden.Downstream of the diagnostic unit 15 is an output unit 16 for outputting a status message, in particular a damage message, about a momentary state, in particular a damage, of the support structure 1. Such a status message is output at least if the current parameters of the stiffness matrix or the Current parameters of the inertial matrix of the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix differ. A deviation is an indication of a change, in particular a damage, in a potential damage area associated with the respective parameter. It is advantageous if by means of the output unit not only a general status message is output, but if at the same time an indication of the size of the state change, that is the state deviation, as well as the concrete damage range of the total considered potential damage areas 2, 3, 4 takes place; a user then receives information about whether a parameter has changed and thus a change in the stiffness and / or the inertia, in particular an at least signifying damage, has occurred, furthermore about where the change has occurred, that is to say which of the considered potential damage areas the parameter belongs to, and furthermore about how big the change is, ie how big the parameter change is and thus what is the residual rigidity and / or residual inertia of the support structure in the aforementioned concrete damage area. The status message can be logged or further processed, for example, in a data network not shown here.
Liegt das Hauptaugenmerk darauf, mit der Vorrichtung 5 eine Schadensfrüherkennung für die Tragstruktur 1 vorzunehmen, so sind Änderungen in der Steifigkeit der Tragstruktur 1 von hauptsächlicher Bedeutung, so dass von der parametrisierten Steifigkeitsmatrix auszugehen ist. Eine Kombination aus der Berücksichtigung der parametrisierten Steifigkeitsmatrix und der parametrisierten Trägheitsmatrix kann zum Beispiel dann vorteilhaft sein, wenn an der zu überwachenden Tragstruktur Umbauten oder Änderungen im Füllungsgrad von Behältern (das heißt deren Befüllung oder Entleerung), welche zu Masseveränderungen der Tragstruktur 1 führen, vorgenommen werden. If the main focus is on making a damage early detection for the support structure 1 with the device 5, then changes in the rigidity of the support structure 1 are of major importance, so that the parameterized stiffness matrix can be assumed. A combination of the consideration of the parameterized stiffness matrix and the parameterized inertia matrix can be advantageous, for example, if conversions or changes in the degree of filling of containers (that is to say their filling or emptying), which lead to mass changes of the support structure 1, are carried out on the support structure to be monitored become.

Claims

PATENTANS PRÜCHE PATENTAN'S PRIDE
1. Vorrichtung (5) zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur (1), insbesondere eines einen Rotor und einen den Rotor tragenden Turm aufweisenden Windrades einer Windenergieanlage, mit zumindest einem an der Tragstruktur (1) angeordneten Schwingungsaufnehmer (6), mit einer Auswerteeinheit (14) zur Bestimmung von momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur (1) auf Grundlage eines Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers (6) und zur Bestimmung von momentanen Parametern einer bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen (2, 3, 4) der ursprünglichen ungeschädigten Tragstruktur (1) parametrisierten Steifig- keitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix der Tragstruktur (1) auf Grundlage der momentanen Eigenfrequenzen, mit einer Diagnoseeinheit (15) zum Vergleich der momentanen Parameter der Steifig- keitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix und mit einer Ausgabeeinheit (16) zur Ausgabe einer Zustandsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur (1) bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix.1. Device (5) for monitoring an elasto-mechanical support structure (1), in particular a rotor and a rotor bearing tower having wind turbine of a wind turbine, with at least one of the support structure (1) arranged vibration sensor (6), with an evaluation unit (14 ) for determining instantaneous natural frequencies of the support structure (1) on the basis of a sensor signal of the vibration sensor (6) and for determining instantaneous parameters of a stiffness matrix parameterized with respect to potential damage regions (2, 3, 4) of the original undamaged support structure (1) and / or inertia matrix of the support structure (1) on the basis of the instantaneous natural frequencies, with a diagnostic unit (15) for comparing the current parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix with the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix and with an output unit (16) for Ausga in the case of a deviation of the momentary parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix from the original parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix, respectively, of a status message about a state of the support structure (1).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Schwingungsaufnehmer (6) verbundener Sender (10) zur Übermittlung des Sensorsignales des Schwingungsaufnehmers (6) über eine Fernübertragungsstrecke (11) zu einem Empfänger (12) vorgesehen ist und dass die Auswerteeinheit (14) mit dem Empfänger (12) verbunden ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a with the vibration sensor (6) connected transmitter (10) for transmitting the sensor signal of the vibration sensor (6) via a remote transmission path (11) to a receiver (12) is provided and that the evaluation unit (14) is connected to the receiver (12).
3. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaufnehmer (6) einen Geschwindigkeitsaufnehmer und/oder einen Beschleunigungsaufnehmer umfasst.3. Device according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the vibration sensor (6) comprises a speed sensor and / or an accelerometer.
4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit (16) einen Bildschirm und/oder einen Drucker aufweist.4. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the output unit (16) has a screen and / or a printer.
5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schwingungsaufnehmer (6) und der Auswerteeinheit (14) eine Verarbeitungseinheit (7) zur Bildung des Sensorsignales aus zumindest einer Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers (6) angeordnet ist.5. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that between the vibration sensor (6) and the evaluation unit (14) a processing unit (7) for forming the sensor signal of at least one output of the vibration sensor (6) is arranged.
6. Verfahren zur Überwachung einer elastomechanischen Tragstruktur eines mobilen oder immobilen Bauwerks, insbesondere eines einen Rotor und einen den Rotor tragenden Turm aufweisenden Windrades einer Windenergieanlage, bei dem der Schwingungsaufnehmer eine das Sensorsignal bildende Schwingungsgröße einer durch Schwingungsanregung der Tragstruktur hervorgerufenen Schwingung der Tragstruktur aufnimmt, aus der Schwingungsgröße mittels der Auswerteeinheit die momentanen Eigenfrequenzen der Tragstruktur bestimmt werden, aus den momentanen Eigenfrequenzen mittels einer in der Auswerteeinheit abgelegten, ein dynamisches Verhalten der ungeschädigten Tragstruktur beschreibenden und bezüglich potentiellen Schädigungsbereichen der Tragstruktur parametrisierten Steifigkeitsmatrix und/oder Trägheitsmatrix momentane Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels einer inversen Parameteridentifikation auf Grundlage eines Multipa- rametereigenwertproblems bestimmt werden, die derart bestimmten momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels der Diagnoseeinheit mit den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix verglichen werden und bei einer Abweichung der momentanen Parameter der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix von den ursprünglichen Parametern der Steifigkeitsmatrix beziehungsweise der Trägheitsmatrix mittels der Ausgabeeinheit eine Zustandsmitteilung über einen Zustand der Tragstruktur ausgegeben wird.6. A method for monitoring an elastomechanical support structure of a mobile or immobile structure, in particular of a rotor and a rotor bearing tower having wind turbine of a wind turbine, in which the vibration pickup forms the sensor signal forming a vibration caused by vibration excitation of the support structure vibration of the support structure, from From the instantaneous natural frequencies by means of the evaluation unit the momentary natural frequencies of the support structure are determined by means of a stiffness matrix and / or inertial matrix instantaneous parameters of the stiffness matrix or of the inertia matrix stored in the evaluation unit, describing a dynamic behavior of the undamaged support structure and parameterized with respect to potential damage areas of the support structure by means of an inverse parameter identification on the basis of a multiparameter eigenvalue problem mmt, the thus determined momentary parameters of the stiffness matrix or the inertia matrix are compared by means of the diagnostic unit with the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix and with a deviation of the current parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix of the original parameters of the stiffness matrix or the inertial matrix by means of Output unit is issued a state message about a state of the support structure.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsgröße mittels des Senders über eine Fernübertragungsstrecke an den Empfänger übertragen wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that the oscillation variable is transmitted by means of the transmitter via a remote transmission path to the receiver.
8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsmitteilung eine Angabe eines Schädigungsbereiches und/oder eine Angabe einer Größe einer Zustandsänderung umfasst.8. The method according to at least one of claims 6 and 7, characterized in that the state message includes an indication of a damage area and / or an indication of a size of a change in state.
9. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaufnehmer die Schwingungsgröße in regelmäßigen Zeitabständen aufnimmt.9. The method according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the vibration pickup absorbs the vibration magnitude at regular intervals.
10. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ermittlung der momentanen Parameter herangezogenen momentanen Eigenfrequenzen mit Hilfe einer experimentellen Modalanalyse bestimmt werden. 10. The method according to at least one of claims 6 to 9, characterized in that the current eigenfrequencies used to determine the instantaneous parameters are determined by means of an experimental modal analysis.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107454925A (en) * 2015-04-13 2017-12-08 乌本产权有限公司 For the method for the remaining life for determining wind energy plant

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007011835A1 (en) * 2007-03-12 2008-10-02 µ-SEN GMBH Sensor module and sensor network for monitoring a wind turbine and corresponding monitoring methods
DE102007055090B4 (en) * 2007-11-16 2013-03-14 Eads Deutschland Gmbh Monitoring device for monitoring the outer skin of an aircraft
DE102008006370A1 (en) 2008-01-28 2009-07-30 Prüftechnik Dieter Busch AG Method and device for monitoring a machine
DE102009002818B4 (en) 2009-05-05 2022-02-10 Axel Meyer Method and device for testing the stability of a mast
CN102652293A (en) * 2009-12-18 2012-08-29 西门子公司 Method and detection assembly for the detection of changes in a building structure of a wind turbine
CN102797634A (en) * 2011-05-27 2012-11-28 通用电气公司 Wind turbine and method for monitoring parameter thereof
ES2865100T3 (en) 2012-12-16 2021-10-15 Siemens Gamesa Renewable Energy Deutschland Gmbh System to manage a distribution of fatigue life, operating procedure of a plurality of wind turbines
CN112228288B (en) * 2019-06-30 2022-07-05 北京金风科创风电设备有限公司 System, method and device for monitoring vibration of tower drum

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2331783A1 (en) * 1975-11-17 1977-06-10 Gen Rad Inc INSTALLATION AND METHOD FOR ANALYZING A STRUCTURE
DE3817777A1 (en) * 1987-05-28 1988-12-08 Gen Electric METHOD FOR TESTING A SHAFT WITH A WHEEL OR ROTOR
US5195046A (en) * 1989-01-10 1993-03-16 Gerardi Joseph J Method and apparatus for structural integrity monitoring
DE4240600C1 (en) * 1992-12-03 1994-06-09 Deutsche Aerospace Structural defect detection system for aircraft - uses modal analysis via detected oscillation of aircraft structure and comparison with aircraft model
US5327358A (en) * 1991-08-07 1994-07-05 The Texas A&M University System Apparatus and method for damage detection
DE20021970U1 (en) * 2000-12-30 2001-04-05 Igus Ingenieurgemeinschaft Umw Device for monitoring the condition of rotor blades on wind turbines
US20020183942A1 (en) * 2001-05-14 2002-12-05 Francois Lafleur Modal analysis method and apparatus therefor
WO2003077048A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-18 Metso Automation Oy Condition monitoring system for machines equipped with a machine control system and including rotating machine elements

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449564B1 (en) * 1998-11-23 2002-09-10 General Electric Company Apparatus and method for monitoring shaft cracking or incipient pinion slip in a geared system
DE10113039B4 (en) * 2001-03-17 2017-12-07 Aloys Wobben Wind turbine
AU2003264360A1 (en) * 2002-08-30 2004-04-08 Nsk Ltd. Method and device for monitoring status of mechanical equipment and abnormality diagnosing device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2331783A1 (en) * 1975-11-17 1977-06-10 Gen Rad Inc INSTALLATION AND METHOD FOR ANALYZING A STRUCTURE
DE3817777A1 (en) * 1987-05-28 1988-12-08 Gen Electric METHOD FOR TESTING A SHAFT WITH A WHEEL OR ROTOR
US5195046A (en) * 1989-01-10 1993-03-16 Gerardi Joseph J Method and apparatus for structural integrity monitoring
US5327358A (en) * 1991-08-07 1994-07-05 The Texas A&M University System Apparatus and method for damage detection
DE4240600C1 (en) * 1992-12-03 1994-06-09 Deutsche Aerospace Structural defect detection system for aircraft - uses modal analysis via detected oscillation of aircraft structure and comparison with aircraft model
DE20021970U1 (en) * 2000-12-30 2001-04-05 Igus Ingenieurgemeinschaft Umw Device for monitoring the condition of rotor blades on wind turbines
US20020183942A1 (en) * 2001-05-14 2002-12-05 Francois Lafleur Modal analysis method and apparatus therefor
WO2003077048A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-18 Metso Automation Oy Condition monitoring system for machines equipped with a machine control system and including rotating machine elements

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107454925A (en) * 2015-04-13 2017-12-08 乌本产权有限公司 For the method for the remaining life for determining wind energy plant

Also Published As

Publication number Publication date
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DE102005031436A1 (en) 2007-01-11
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