DE102011053968A1

DE102011053968A1 - System und Verfahren zur Inspektion von Windkraftanlagen

Info

Publication number: DE102011053968A1
Application number: DE102011053968A
Authority: DE
Inventors: Peter James Fritz; Li Tao; Xinjun Wan; Shu Ching Quek; Guiju Song; Raul Munoz
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: GENERAL ELECTRIC RENOVABLES ESPANA, S.L., ES
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-03-29
Also published as: CN102434403B; US8270667B2; DK178100B1; DK201170511A; US20120076345A1; CN102434403A

Abstract

Ein System und ein Verfahren zur Inspektion einer Windkraftanlage auf Fehleranzeichen werden offenbart. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Inspektionssystems, das in einem Abstand von der Windkraftanlage angeordnet ist, das Begutachten eines Rotorblatts der Windkraftanlage und das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen. Das Inspektionssystem umfasst ein Beobachtungssystem und eine Inspektionsvorrichtung, wobei das Beobachtungssystem eine Begutachtungsvorrichtung und eine automatische Absuchvorrichtung umfasst, wobei die Begutachtungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie ein Bild mindestens eines Teils des Rotorblatts bereitstellt, wobei die automatische Absuchvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie sich um mindestens eine Achse dreht, wodurch das Bild verlagert wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Windkraftanlagen und insbesondere Systeme und Verfahren zur Inspektion von Windkraftanlagen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Windenergie wird als eine der saubersten und umweltfreundlichsten Energiequellen angesehen, die gegenwärtig zur Verfügung stehen, und so haben Windkraftanlagen diesbezüglich zunehmend Beachtung gefunden. Eine moderne Windkraftanlage umfasst in der Regel einen Turm, einen Generator, ein Getriebe, eine Gondel und ein oder mehrere Rotorblätter. Die Rotorblätter erfassen unter Anwendung bekannter Flügelprinzipien die kinetische Energie des Winds. Die Rotorblätter übertragen die kinetische Energie in Form von Rotationsenergie, um eine Welle zu drehen, die die Rotorblätter mit einem Getriebe oder, wenn kein Getriebe verwendet wird, direkt mit dem Generator verbindet. Der Generator wandelt dann die mechanische Energie in elektrische Energie, die in ein Stromnetz eingespeist werden kann.
Die Inspektion von Windkraftanlagen, insbesondere von Rotorblättern von Windkraftanlagen, ist für den laufenden Betrieb von Windkraftanlagen entscheidend. Gegenwärtige Systeme und Verfahren zur Inspektion von Windkraftanlagen umfassen die Verwendung von Teleskopen zur manuellen Inspektion der Rotorblätter einer Windkraftanlage auf Risse, Verschleiß, Verschmutzung oder andere potentielle Mängel, die als Indikatoren bekannt sind. In der Regel wird ein Kontrolleur ein Teleskop in einer bestimmten Entfernung von einer Windkraftanlage aufstellen und wird das Teleskop manuell zur optischen Inspektion der Rotorblätter der Windkraftanlage auf Indikatoren verwenden. Des Weiteren wird der Kontrolleur das Teleskop manuell bewegen müssen, um die Rotorblätter abzusuchen. Dieser Inspektionsvorgang weist eine Vielfalt von Nachteilen auf. Das manuelle Inspizieren von Rotorblättern aus einer Entfernung unterwirft beispielsweise den Vorgang menschlicher Unzulänglichkeit, d. h. der Kontrolleur kann versäumen, einen Indikator zu erkennen, oder der Kontrolleur kann bei der Inspektion der Rotorblätter die Orientierung verlieren und ungenaue Informationen liefern. Des Weiteren kann die manuelle Inspektion von Rotorblättern nur unter optimalen Umweltbedingungen vorgenommen werden. Eine manuelle Inspektion einer Windkraftanlage kann beispielsweise nicht nachts durchgeführt werden oder wenn das Wetter wolkig, regnerisch oder anderweitig unbefriedigend ist, und kann nur bei Tageslicht vorgenommen werden, wenn geeigneter Lichteinfall vorliegt und nicht bei grellem Licht oder Schatten. Folglich sind gegenwärtige Systeme und Verfahren zur Inspektion von Windkraftanlagen verhältnismäßig ungenau, langsam und ineffizient.
Dementsprechend besteht Bedarf an einem System und einem Verfahren zur Inspektion einer Windkraftanlage, die damit verbundene menschliche Unzulänglichkeit eliminieren oder mindern. Darüber hinaus wären ein Inspektionssystem und ein Inspektionsverfahren wünschenswert, das unter einer großen Vielfalt von Umweltbedingungen arbeiten kann. Des Weiteren besteht Bedarf an einem System und einem Verfahren zur Inspektion einer Windkraftanlage, die verhältnismäßig schnell und effizient sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung offensichtlich sein oder können durch Ausübung der Erfindung erlernt werden.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Inspektion einer Windkraftanlage auf Fehleranzeichen offenbart. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Inspektionssystems, das in einem Abstand von der Windkraftanlage angeordnet ist, das Begutachten eines Rotorblatts der Windkraftanlage und das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen. Das Inspektionssystem umfasst ein Beobachtungssystem und eine Inspektionsvorrichtung, wobei das Beobachtungssystem eine Begutachtungsvorrichtung und eine automatische Absuchvorrichtung umfasst, wobei die Begutachtungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie ein Bild mindestens eines Teils des Rotorblatts bereitstellt, wobei die automatische Absuchvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie sich um mindestens eine Achse dreht, wodurch das Bild verlagert wird.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Inspektionssystem zur Inspektion einer Windkraftanlage auf Fehleranzeichen offenbart. Das Inspektionssystem umfasst ein Beobachtungssystem, das so konfiguriert ist, dass es ein Rotorblatt der Windkraftanlage begutachtet, wobei das Beobachtungssystem eine Begutachtungsvorrichtung und eine automatische Absuchvorrichtung umfasst, wobei die Begutachtungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie ein Bild mindestens eines Teils des Rotorblatts bereitstellt, wobei die automatische Absuchvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie sich um mindestens eine Achse dreht, wodurch das Bild verlagert wird. Das Inspektionssystem umfasst weiterhin eine Inspektionsvorrichtung, die mit der Beobachtungsvorrichtung verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie das Bild zum Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen nutzt.
Diese und andere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die angefügten Ansprüche besser verstanden werden. Die begleitenden Zeichnungen, die in diese Spezifikation aufgenommen sind und einen Teil dieser Spezifikation bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine vollständige und befähigende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich des besten Modus dieser, die an einen Durchschnittsfachmann gerichtet ist, ist in der Spezifikation dargestellt, die auf die angefügten Figuren Bezug nimmt, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Windkraftanlage ist;
2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Inspektionssystems der vorliegenden Offenbarung ist;
3 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Inspektionssystems der vorliegenden Offenbarung ist und
4 ein Ablaufschema ist, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Inspektion einer Windkraftanlage auf Fehleranzeichen darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun ausführlich auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Einschränkung der Erfindung bereitgestellt. In der Tat wird Fachmännern offenbar sein, dass verschiedene Änderungen und Variationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang und Sinn der Erfindung abzuweichen. Als Teil einer Ausführungsform veranschaulichte oder beschriebene Merkmale können beispielsweise mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Folglich ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Änderungen und Variationen abdeckt, wie sie in den Schutzumfang der angefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Windkraftanlage 10. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Windkraftanlage 10 eine Windkraftanlage mit horizontaler Achse. Alternativ dazu kann die Windkraftanlage 10 eine Windkraftanlage mit vertikaler Achse sein. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst die Windkraftanlage 10 einen Turm 12, der sich von einer Tragefläche 14 erstreckt, wie dem Boden oder einer Plattform oder einem Fundament, eine Gondel 16, die am Turm 12 montiert ist, und einen Rotor 18, der mit der Gondel 16 verbunden ist. Der Rotor 18 umfasst eine drehbare Nabe 20 und mindestens ein Rotorblatt 22, das mit der Nabe 20 verbunden ist und sich von dieser nach außen erstreckt. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Rotor 18 drei Rotorblätter 22 auf. In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Rotor 18 mehr oder weniger als drei Rotorblätter 22. In der beispielhaften Ausführungsform ist der Turm 22 aus Stahlrohr hergestellt, um einen Hohlraum (in 1 nicht gezeigt) zwischen der Tragefläche 14 und der Gondel 16 zu definieren. In einer alternativen Ausführungsform ist der Turm 12 eine beliebige geeignete Art von Turm mit einer beliebigen geeigneten Höhe.
Die Rotorblätter 22 befinden sich in regelmäßigen Abständen um die Nabe 20 herum, um das Drehen des Rotors 18 zu erleichtern, wodurch ermöglicht wird, dass kinetische Energie vom Wind in nutzbare mechanische Energie und anschließend elektrische Energie überführt wird. Die Rotorblätter 22 werden durch Verbinden eines Blattfußteils 24 mit der Nabe 20 an mehreren Lastverlagerungsregionen 26 mit der Nabe 20 zusammengepasst. Die Lastverlagerungsregionen 26 weisen eine Nabenlastverlagerungsregion und eine Blattlastverlagerungsregion (beide nicht in 1 gezeigt) auf. Auf die Rotorblätter 22 bewirkte Lasten werden über die Lastverlagerungsregionen 26 auf die Nabe 20 übertragen. In einer Ausführungsform weisen die Rotorblätter 22 eine Länge auf, die von etwa 15 Meter (m) bis etwa 91 m reicht. Alternativ dazu können die Rotorblätter 22 eine beliebige geeignete Länge aufweisen, die der Windkraftanlage 10 ermöglicht, wie hierin beschrieben zu arbeiten. Andere, nicht einschränkende Beispiele von Blattlängen umfassen beispielsweise 10 m oder weniger, 20 m, 37 m oder eine Länge, die größer als 91 m ist. Wenn der Wind aus einer Richtung 28 auf die Rotorblätter 22 auftrifft, wird der Rotor 18 um eine Drehachse 30 gedreht. Wenn die Rotorblätter 22 gedreht und Zentrifugalkräften ausgesetzt werden, werden die Rotorblätter 22 auch verschiedenen Kräften und Momenten ausgesetzt. Als solche können die Rotorblätter 22 von einer neutralen oder nicht abgelenkten Position in eine abgelenkte Position abgelenkt und/oder gedreht werden. Darüber hinaus kann ein Neigungswinkel oder eine Blattneigung der Rotorblätter 22, d. h. ein Winkel, der eine Perspektive der Rotorblätter 22 in Bezug auf die Richtung 28 des Winds bestimmt, durch ein Neigungsanpassungssystem 32 geändert werden, um die Last und Energie, die von der Windkraftanlage 10 erzeugt werden, zu steuern, indem eine Winkelposition mindestens eines Rotorblatts 22 im Verhältnis zu Windvektoren anzupassen. Neigungsachsen 34 für die Rotorblätter 22 sind gezeigt. Im Betrieb der Windkraftanlage 10 kann das Neigungsanpassungssystem 32 eine Blattneigung der Rotorblätter 22 so ändern, dass die Rotorblätter 22 in eine gefederte Position bewegt werden, so dass die Perspektive mindestens eines Rotorblatts 22 im Verhältnis zu Windvektoren einen minimalen Oberflächenbereich des Rotorblatts 22 bereitstellt, der in Richtung der Windvektoren auszurichten ist, was das Verringern einer Drehzahl des Rotors 18 erleichtert; oder ein größerer Oberflächenbereich des Rotorblatts 22 kann den Windvektoren präsentiert werden, was ein Anhalten des Rotors 18 erleichtert.
In der beispielhaften Ausführungsform wird eine Blattneigung jedes Rotorblatts 22 von einem Steuersystem 36 individuell gesteuert. Alternativ dazu kann die Blattneigung für alle Rotorblätter 22 von dem Steuersystem 36 gleichzeitig gesteuert werden. Des Weiteren kann in der beispielhaften Ausführungsform, wenn sich die Richtung 28 ändert, eine Gierrichtung der Gondel 16 um eine Gierachse 38 gesteuert werden, um die Rotorblätter 22 in Bezug auf die Richtung 28 zu positionieren.
In der beispielhaften Ausführungsform ist als Steuersystem 36 als in der Gondel 16 zentralisiert gezeigt; das Steuersystem 36 kann jedoch auch ein System, das in der gesamten Windkraftanlage 10 verteilt ist, ein System auf der Tragefläche 14, in einem Windkraftwerkpark und/oder in einer dezentralen Steuerzentrale sein. Das Steuersystem 36 umfasst einen Prozessor 40, der so konfiguriert ist, dass er die hierin beschriebenen Verfahren und/oder Schritte durchführt. Des Weiteren umfassen viele der anderen hierin beschriebenen Komponenten einen Prozessor. Wie hierin verwendet, ist der Ausdruck „Prozessor” nicht auf integrierte Schaltungen beschränkt, auf die in der Technik als ein Computer verwiesen wird, sondern bezieht sich allgemein auf einen Controller, einen Mikrocontroller, einen Mikrocomputer, einen programmierbaren Logikcontroller (PLC), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung und andere programmierbare Schaltungen, und diese Begriffe werden hierin austauschbar verwendet. Es versteht sich, dass ein Prozessor und/oder ein Steuersystem auch einen Speicher, Eingabekanäle und/oder Ausgabekanäle umfassen können.
Nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 können an der Windkraftanlage 10 der vorliegenden Offenbarung während der Fertigung, der Montage, dem Betrieb oder anderweitig verschiedene Fehleranzeichen 50 entstehen. Ein Fehleranzeichen 50 kann beispielsweise ein Riss, ein Verschleiß, eine Verschmutzung oder ein anderer Mangel in der Windkraftanlage 10, wie in einem Rotorblatt 22, dem Turm 12 oder einer anderen Komponente der Windkraftanlage 10, sein. Die Fehleranzeichen 50, wenn sie nicht erkannt und repariert werden, können die verschiedenen Komponenten der Windkraftanlage 10 beschädigen oder deren Ausfall verursachen. Fehleranzeichen 50 in Bereichen mit hoher Last der Rotorblätter 22 beispielsweise müssen möglicherweise in einigen Fällen repariert werden, bevor sie auf eine Länge von mehr als ungefähr 50 Millimeter („mm”) anwachsen, während Fehleranzeichen 50 in Bereichen mit geringer Last der Rotorblätter 22 möglicherweise repariert werden müssen, bevor sie auf eine Länge von mehr als ungefähr 3 Meter („m”) anwachsen.
Folglich kann ein Inspektionssystem 100 zur Inspektion der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 bereitgestellt werden. Das Inspektionssystem 100 kann beispielsweise ein Beobachtungssystem 102 und eine Inspektionsvorrichtung 104 umfassen. Das Inspektionssystem 100 kann eine Vielfalt von Aufgaben durchführen, um eine schnelle, effiziente, genaue Inspektion der Windkraftanlage 10 bereitzustellen.
Das Beobachtungssystem 102 kann so konfiguriert sein, dass es die verschiedenen Komponenten einer Windkraftanlage 10, wie die Rotorblätter 22, den Turm 10 oder eine beliebige andere Komponente der Windkraftanlage 10, begutachtet. Das Beobachtungssystem 102 kann beispielsweise in einem Abstand von der Windkraftanlage 10 angeordnet und positioniert sein. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Beobachtungssystem 102 auf dem Boden in einem Abstand von der Windkraftanlage 10 angeordnet sein. Alternativ dazu kann das Beobachtungssystem 102 beispielsweise auf der Ladefläche eines Lastkraftwagens oder an einem beliebigen anderen geeigneten Standort in einem Abstand von der Windkraftanlage 10 angeordnet sein.
Das Beobachtungssystem 102 kann eine Begutachtungsvorrichtung 106 umfassen. Die Begutachtungsvorrichtung 106 kann die Komponente des Beobachtungssystems 102 sein, die die verschiedenen Komponenten der Windkraftanlage 10 begutachtet. Die Begutachtungsvorrichtung 106 kann eine vergrößerte Ansicht oder ein vergrößertes Bild der begutachteten Komponente der Windkraftanlage 10 oder mindestens eines Teils davon bereitstellen, so dass diese Komponente auf Fehleranzeichen 50 inspiziert werden kann. In beispielhaften Ausführungsformen kann die Begutachtungsvorrichtung 106 beispielsweise ein Teleskop, ein Spektiv oder eine beliebige andere geeignete Vergrößerungsvorrichtung sein. Des Weiteren kann die Begutachtungsvorrichtung 106 eine beliebige Vielfalt von geeigneten Zoom- und Fokusfunktionen umfassen. Die Zoom- und Fokusfunktionen können dazu genutzt werden zu ermöglichen, dass die Ansichten oder Bilder der begutachteten Komponente der Windkraftanlage 10 zur besseren Inspektion auf Fehleranzeichen 50 bearbeitet werden können.
Das Beobachtungssystem 102 kann weiterhin eine automatische Absuchvorrichtung 108 umfassen. Die automatische Absuchvorrichtung 108 kann so konfiguriert sein, dass sie sich um mindestens eine Achse dreht, wie im Folgenden erörtert. Im Allgemeinen kann die automatische Absuchvorrichtung 108 die Ansicht oder das Bild der Begutachtungsvorrichtung 106 verlagern, wenn die Begutachtungsvorrichtung 106 eine Komponente der Windkraftanlage 10 begutachtet, wodurch ermöglicht wird, dass die Begutachtungsvorrichtung 106 eine vollständige Begutachtung der Komponente der Windkraftanlage 10 durchführt. In beispielhaften Ausführungsformen kann die automatische Absuchvorrichtung 108 beispielsweise die Ansicht oder das Bild der Begutachtungsvorrichtung 106 verlagern, während sie ermöglicht, dass die Begutachtungsvorrichtung 106 ortsgebunden bleibt. In alternativen beispielhaften Ausführungsformen kann die automatische Absuchvorrichtung 108 die Ansicht oder das Bild der Begutachtungsvorrichtung 106 verlagern, indem die Begutachtungsvorrichtung 106 mechanisch gedreht und/oder bewegt wird. Die automatische Absuchvorrichtung 108 kann so verschiedene Fehler mindern oder eliminieren, die mit der manuellen Bewegung einer Begutachtungsvorrichtung 106 zum Absuchen und Begutachten einer Komponente der Windkraftanlage 10 in Verbindung gebracht werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die automatische Absuchvorrichtung 108 beispielsweise eine Reflektionsvorrichtung 110 sein. Die Reflektionsvorrichtung 110 kann eine beliebige Vorrichtung mit einer reflektierenden Oberfläche oder einem lichtbrechenden Volumen sein, wie ein Spiegel oder ein Prisma. Die Reflektionsvorrichtung 110 kann neben der Begutachtungsvorrichtung 106 angeordnet sein und kann um mindestens eine Achse drehbar sein, unabhängig von der Begutachtungsvorrichtung 106. Die Reflektionsvorrichtung 110 kann ein Bild der begutachteten Komponente der Windkraftanlage 10 reflektieren oder brechen und kann dieses Bild der Begutachtungsvorrichtung 106 bereitstellen. Folglich kann die Reflektionsvorrichtung 110 in beispielhaften Ausführungsformen ermöglichen, dass die Begutachtungsvorrichtung 106 während der Begutachtung einer Komponente der Windkraftanlage 10 ortsgebunden bleibt. Es versteht sich jedoch, dass die Begutachtungsvorrichtung 106 sich in alternativen beispielhaften Ausführungsformen während der Begutachtung einer Komponente der Windkraftanlage 10 bewegen kann, wie durch mechanisches Drehen dieser um eine oder mehrere Achsen, während die Reflektionsvorrichtung 110 sich um andere Achsen dreht, wie im Folgenden erörtert.
Alternativ dazu kann die automatische Absuchvorrichtung 108 eine Halterung 112 sein. Die Halterung 112 kann mit der Begutachtungsvorrichtung 106 verbunden sein und kann um mindestens eine Achse drehbar sein, wodurch sie auch die Begutachtungsvorrichtung 106 um die mindestens eine Achse dreht. Folglich kann die Halterung 112 die Ansicht oder das Bild der Begutachtungsvorrichtung 106 in beispielhaften Ausführungsformen mechanisch verlagern, so dass ermöglicht wird, dass die Begutachtungsvorrichtung 106 die Komponenten der Windkraftanlage 10 begutachtet.
Die automatische Absuchvorrichtung 108, wie die Reflektionsvorrichtung 110 oder die Halterung 112, kann so konfiguriert sein, dass sie sich um mindestens eine Achse dreht. Im Allgemeinen kann die Drehung der automatischen Absuchvorrichtung 108 eine mechanische, automatische Drehung sein. Des Weiteren kann die Drehung in Schritten durchgeführt werden oder kann eine reibungslose, kontinuierliche Drehung von einem gewünschten Startpunkt zu einem gewünschten Stopppunkt sein. Die automatische Absuchvorrichtung 108 kann beispielsweise einen Motor 114 umfassen, der so betrieben werden kann, dass er die automatische Absuchvorrichtung 108 mechanisch um mindestens eine Achse dreht. Der Motor 114 kann eine beliebige mechanische Vorrichtung sein, die zum Bewegen der automatischen Absuchvorrichtung 108 geeignet ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die automatische Absuchvorrichtung 108 um eine Schwenkachse 116 drehbar sein, so dass die Ansicht der Begutachtungsvorrichtung 106 nach Bedarf geschwenkt werden kann, um die verschiedenen Komponenten der Windkraftanlage 10 zu begutachten. In einer alternativen beispielhaften Ausführungsform kann die automatische Absuchvorrichtung 108 um eine Kippachse 118 drehbar sein, so dass die Ansicht der Begutachtungsvorrichtung 106 nach Bedarf gekippt werden kann, um die verschiedenen Komponenten der Windkraftanlage 10 zu begutachten. Es versteht sich, dass die Drehung der automatischen Absuchvorrichtung 108 um eine Achse nicht auf eine Drehung um die Schwenkachse 116 oder die Kippachse 118 beschränkt ist, sondern dass sie eine Drehung nach Bedarf um eine beliebige geeignete Achse sein, um die verschiedenen Komponenten der Windkraftanlage 10 zu begutachten.
In beispielhaften Ausführungsformen kann die automatische Absuchvorrichtung 108 so konfiguriert sein, dass sie sich um zwei oder mehr Achsen dreht. Der Motor 114 kann beispielsweise so betrieben werden, dass er die automatische Absuchvorrichtung 108 mechanisch um zwei oder mehr Achsen dreht, oder die automatische Absuchvorrichtung 108 kann mehr als einen Motor 114 zum mechanischen Drehen der Reflektionsvorrichtung 110 um verschiedene Achsen umfassen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die automatische Absuchvorrichtung 108 beispielsweise um sowohl die Schwenkachse 116 als auch die Kippachse 118 drehbar sein.
Das Beobachtungssystem 102 kann weiterhin einen Prozessor 120 zum Betreiben des Beobachtungssystems 102 umfassen. Das Beobachtungssystem 102, wie die Begutachtungsvorrichtung 106, die Absuchvorrichtung 108 und/oder beliebige andere Komponenten oder Systeme des Beobachtungssystems 102, können kommunikativ mit dem Prozessor 120 verbunden sein. Die kommunikative Verbindung der verschiedenen Komponenten des Beobachtungssystems 102 und des Prozessors 120 kann durch eine physikalische Verbindung sein, wie durch ein Kabel oder eine andere Leitung oder Nabelschnur, oder kann eine drahtlose Verbindung sein, wie durch eine Verbindung auf Infrarot-, Zell-, Schall-, Licht- oder Radiofrequenzbasis. Der Prozessor 120 kann in ein geeignetes Steuersystem (nicht gezeigt) integriert sein, wie eine Handfernbedienung, ein Minicomputer, ein Mobiltelefon, eine separate Hängesteuerung oder ein Computer. Das Beobachtungssystem 102 kann manuell von einer menschlichen Bedienperson durch den Prozessor 120 betrieben werden oder kann durch Verwendung einer geeigneten Programmlogik, die in den Prozessor 120 integriert ist, teil- oder vollautomatisch sein.
Die Inspektionsvorrichtung 104 kann mit der Beobachtungsvorrichtung 102 verbunden sein oder kann so konfiguriert sein, dass sie die Windkraftanlage 10, wie die Rotorblätter 22 oder beliebige andere Komponenten der Windkraftanlage 10, wie den Turm 12, auf Fehleranzeichen 50 inspiziert. Des Weiteren kann die Inspektionsvorrichtung 104 die Bilder, die von der Begutachtungsvorrichtung 106 bereitgestellt werden, zumindest zum Teil zum Inspizieren der Windkraftanlage 10 oder einer Komponente davon nutzen. Die Inspektionsvorrichtung 104 der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise eine beliebige Vielfalt von Komponenten oder Systemen zur Inspektion der Windkraftanlage 10 umfassen. In beispielhaften Ausführungsformen kann die Inspektionsvorrichtung 104 eine Vielfalt von Einrichtungen umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie die Rotorblätter 22 inspizieren. Des Weiteren können die verschiedenen Komponenten und Systeme der Inspektionsvorrichtung 104, wie im Folgenden erörtert, mit der Beobachtungsvorrichtung 102 verbunden sein und in Zusammenhang mit dieser stehen. Folglich können Bilder oder Ansichten der begutachteten Komponente der Windkraftanlage 10 beispielsweise an die Inspektionsvorrichtung 104 kommuniziert werden, so dass die Inspektionsvorrichtung 104 die Komponente der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 inspizieren kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Inspektionsvorrichtung 104 beispielsweise eine Messeinrichtung 130 umfassen. Die Messeinrichtung 130 kann so konfiguriert sein, dass sie die Größe etwaiger Fehleranzeichen 50, die an der Windkraftanlage 10 erkannt werden, wie an einem Rotorblatt 22, misst. Die Messeinrichtung 130 kann beispielsweise mindestens einen Laser 132 oder mehrere Laser 132 umfassen. Die Laser 132 können auf die Fehleranzeichen 50 oder auf die nähere Umgebung der Fehleranzeichen 50, die an der Windkraftanlage 10 erkannt werden, gerichtet sein und kann zum Messen der Größe der Fehleranzeichen 50 genutzt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Messeinrichtung 130 zwei Laser 132 umfassen, die ungefähr parallel zueinander angeordnet sind. Die Laser 132 können so kalibriert sein, dass der Abstand zwischen den Endpunkten 134 der Laser 132 bekannt ist. Die Laser 132 können dann zum Messen der Größe der Fehleranzeichen 50 genutzt werden, indem die Laser 132 auf die Fehleranzeichen 50 oder auf die nähere Umgebung der Fehleranzeichen 50 gerichtet werden und der bekannte Abstand zwischen den Endpunkten 134 zum Skalieren und Messen der Größe der Fehleranzeichen 50 verwendet wird. Der bekannte Abstand zwischen den Endpunkten 134 kann dokumentiert werden, wie in Bildern der Fehleranzeichen 50, die von der Inspektionsvorrichtung 104 aufgenommen wurden, wie im Folgenden erörtert, so dass die Größe der Fehleranzeichen 50 während oder nach der Inspektion der Windkraftanlage 10 dokumentiert, nachgeprüft und aufgezeichnet werden kann.
Es versteht sich, dass eine beliebige Anzahl von Lasern 132 eingesetzt werden kann und dass, wenn mehr als ein Laser 132 eingesetzt wird, die Laser 132 nicht parallel zueinander angeordnet werden müssen, sondern eine beliebige Ausrichtung zueinander aufweisen können. Des Weiteren versteht es sich, dass die Messeinrichtung 130 keine Laser 132 umfassen muss, sondern vielmehr beliebige geeignete Messeinrichtungen umfassen kann, wie eine beliebige Vielfalt von Lichtquellen oder Zeigern.
Die Messeinrichtung 130 und verschiedene Komponenten darin können weiterhin einen Prozessor 136 umfassen und kommunikativ mit diesem verbunden sein, um die Messeinrichtung 130 zu betreiben. Die kommunikative Verbindung der Messeinrichtung 130 und des Prozessors 136 kann durch eine physikalische Verbindung sein, wie durch ein Kabel oder eine andere Leitung oder Nabelschnur, oder kann eine drahtlose Verbindung sein, wie durch eine Verbindung auf Infrarot-, Zell-, Schall-, Licht- oder Radiofrequenzbasis. Der Prozessor 136 kann in ein geeignetes Steuersystem (nicht gezeigt) integriert sein, wie eine Handfernbedienung, ein Minicomputer, ein Mobiltelefon, eine separate Hängesteuerung oder ein Computer. Die Messeinrichtung 130 kann manuell von einer menschlichen Bedienperson durch den Prozessor 136 betrieben werden oder kann durch Verwendung einer geeigneten Programmlogik, die in den Prozessor 136 integriert ist, teil- oder vollautomatisch sein. Des Weiteren kann der Prozessor 136 eine geeignete Verarbeitungseinrichtung und -software zum Durchführen der verschiedenen Berechnungen umfassen, die von der Messeinrichtung 130 benötigt werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Inspektionsvorrichtung 104 beispielsweise eine Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 umfassen. Die Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 kann so konfiguriert sein, dass sie ein Echtzeitbild der Fehleranzeichen 50 bereitstellt. Die Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 kann beispielsweise eine Kamera 142 umfassen, wie eine Videokamera, Digitalkamera, Analogkamera oder andere geeignete Abbildungsvorrichtung. Die Kamera 142 kann durch eine physikalische Verbindung sein, wie durch ein Kabel oder eine andere Leitung oder Nabelschnur, oder durch eine drahtlose Verbindung, wie durch eine Verbindung auf Infrarot-, Zell-, Schall-, Licht- oder Radiofrequenzbasis, kommunikativ mit einem Empfänger 144 verbunden sein. Der Empfänger 144 kann beispielsweise ein Computer, ein Fernsehgerät oder ein anderer Bildschirm, ein anderer Monitor oder eine andere Vorrichtung zum Anzeigen eines Bilds oder Videos sein. Wenn die Beobachtungsvorrichtung 102 die Windkraftanlage 10 begutachtet, kann die Kamera 142 Echtzeitbilder der inspizierten Bereiche der Windkraftanlage 10, wie der Teile des Rotorblatts 22, bereitstellen. Diese Echtzeitbilder können dem Empfänger 144 bereitgestellt werden und können von menschlichen Bedienpersonen des Inspektionssystems 100 betrachtet und/oder aufgezeichnet werden. Die Echtzeitbilder können von den menschlichen Bedienpersonen oder alternativ dazu von Erkennungssoftware, wie im Folgenden erörtert, zum Erfassen von Fehleranzeichen 50 genutzt werden.
Die Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 und verschiedene Komponenten darin können weiterhin einen Prozessor 146 umfassen und kommunikativ mit diesem verbunden sein, um die Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 zu betreiben. Die kommunikative Verbindung der Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 und des Prozessors 146 kann durch eine physikalische Verbindung sein, wie durch ein Kabel oder eine andere Leitung oder Nabelschnur, oder kann eine drahtlose Verbindung sein, wie durch eine Verbindung auf Infrarot-, Zell-, Schall-, Licht- oder Radiofrequenzbasis. Der Prozessor 146 kann in ein geeignetes Steuersystem (nicht gezeigt) integriert sein, wie eine Handfernbedienung, ein Minicomputer, ein Mobiltelefon, eine separate Hängesteuerung oder ein Computer. Die Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 kann manuell von einer menschlichen Bedienperson durch den Prozessor 146 betrieben werden oder kann durch Verwendung einer geeigneten Programmlogik, die in den Prozessor 146 integriert ist, teil- oder vollautomatisch sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Inspektionsvorrichtung 104 beispielsweise eine Rasterungseinrichtung 150 umfassen. Die Rasterungseinrichtung 150 kann so konfiguriert sein, dass sie die Windkraftanlage 10 rastert, wie die inspizierte Komponente der Windkraftanlage 10, wie das Rotorblatt 22. Die Rasterungseinrichtung 150 kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass sie Bilder des inspizierten Bereichs der Windkraftanlage 10 aufnimmt und diese Bilder rastert.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Rasterungseinrichtung 150 die Kamera 142 zum Aufnehmen von Bildern des inspizierten Bereichs der Windkraftanlage 10 einsetzen. Alternativ dazu kann die Rasterungseinrichtung 150 eine separate Kamera oder eine andere Abbildungsvorrichtung einsetzen. Die Kamera 142 oder die andere Kamera oder Abbildungsvorrichtung kann kommunikativ mit Rasterungssoftware 154 verbunden sein, um Bilder der inspizierten Bereiche der Windkraftanlage 10, wie das Rotorblatt 22, zu rastern. Eine beliebige geeignete Rasterungssoftware, wie eine beliebige Software, die Bilder eingibt und Rasterbilder oder -gitter ausgibt, kann in der Rasterungseinrichtung 150 verwendet werden. Ein Beispiel einer geeigneten Rasterungssoftware 154 ist RASTERVECT von RASTERVECT SOFTWARE.
Die Rasterungseinrichtung 150 und verschiedene Komponenten darin können weiterhin einen Prozessor 156 umfassen und kommunikativ mit diesem verbunden sein, um die Rasterungseinrichtung 150 zu betreiben. Die kommunikative Verbindung der Rasterungseinrichtung 150 und des Prozessors 156 kann durch eine physikalische Verbindung sein, wie durch ein Kabel oder eine andere Leitung oder Nabelschnur, oder kann eine drahtlose Verbindung sein, wie durch eine Verbindung auf Infrarot-, Zell-, Schall-, Licht- oder Radiofrequenzbasis. Der Prozessor 156 kann in ein geeignetes Steuersystem (nicht gezeigt) integriert sein, wie eine Handfernbedienung, ein Minicomputer, ein Mobiltelefon, eine separate Hängesteuerung oder ein Computer. Die Rasterungseinrichtung 150 kann manuell von einer menschlichen Bedienperson durch den Prozessor 156 betrieben werden oder kann durch Verwendung einer geeigneten Programmlogik, die in den Prozessor 156 integriert ist, teil- oder vollautomatisch sein.
In beispielhaften Ausführungsformen kann die Rasterungseinrichtung 150 kommunikativ mit dem Beobachtungssystem 102 verbunden sein, so dass die Rasterungseinrichtung 150 das Muster steuern oder lenken kann, in dem das Beobachtungssystem 102 die inspizierte Komponente der Windkraftanlage 10, wie das Rotorblatt 22, begutachtet. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Rasterungseinrichtung 150 beispielsweise erfordern, dass das Beobachtungssystem 102 den Turm 12 in einem Muster begutachtet, so dass die Rasterungseinrichtung 150 damit beginnt, die Sogseite oder die Druckseite eines Rotorblatts 22 an der Spitze des Rotorblatts 22 zu dokumentieren, und dann im Allgemeinen über die Länge des Rotorblatts 22 zu der Nabe des Rotorblatts 22 fortfährt, wobei sie mindestens einen Teil der Breite des Rotorblatts 22 aufzeichnet, und dann zurück in Richtung der Spitze fortfährt, indem sie über eine Linie oder einen Punkt läuft, die bzw. der die maximale Gurtbreite des Rotorblatts 22 definiert, wobei sie den Rest der Breite des Rotorblatts 22 aufzeichnet. In einer anderen Ausführungsform kann die Rasterungseinrichtung 150 erfordern, dass die Beobachtungssystem 102 den Turm 12 in einem Muster begutachtet, so dass die Rasterungseinrichtung 150 damit beginnt, die Sogseite oder die Druckseite eines Rotorblatts 22 an der Spitze oder der Nabe des Rotorblatts 22 zu dokumentieren, und dann im Allgemeinen über die Länge des Rotorblatts 22 zu der von der Spitze und der Nabe fortfährt, wobei sie die gesamte Breite des Rotorblatts 22 in einem einzigen Durchlauf aufzeichnet. In anderen Ausführungsformen kann die Rasterungseinrichtung 150 einen beliebigen Teil des Rotorblatts 22 unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Rasterungsmusters, einschließlich gerader, kurvenförmiger oder Zick-Zack-Muster, dokumentieren.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Inspektionsvorrichtung 104 beispielsweise eine Abbildungsanalyseeinrichtung 160 umfassen. Die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 kann so konfiguriert sein, dass sie Bilder der Fehleranzeichen 50 aufnimmt und die Bilder der Fehleranzeichen 50 optimiert. Die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 kann beispielsweise die Kamera 142 oder eine separate Kamera oder eine andere Abbildungsvorrichtung zum Aufnehmen von Bildern von Fehleranzeichen 50, die während der Inspektion der Windkraftanlage 10 gefunden werden, verwenden. Die Kamera 142 oder die andere Kamera oder Abbildungsvorrichtung kann kommunikativ mit einer Abbildungsanalysesoftware 164 verbunden sein, um die Bilder zu optimieren. Die Abbildungsanalysesoftware 164 kann beispielsweise so konfiguriert sein, um das Bild aufzuhellen, zu verdunkeln, den Kontrast, die Auflösung oder die Farbe des Bilds zu ändern, das Bild zu vergrößern oder eine beliebige Vielfalt von Optimierungen an dem Bild vorzunehmen, wie in der Technik bekannt ist. Alternativ dazu kann die Kamera 142 oder die andere Kamera oder Abbildungsvorrichtung eine Vielfalt von Bildern jeder Anzeige 50 aufnehmen, und die Bilder können in verschiedenen Auflösungen, Kontrasten, Ausleuchtungen, Farben und anderen einstellbaren Abbildungscharakteristika aufgenommen werden. Die Abbildungsanalysesoftware 164 kann so konfiguriert sein, dass die Bilder kombiniert werden, um ein geeignetes detailliertes Bild der Anzeige 50 zu produzieren. Ein Beispiel einer geeigneten Abbildungsanalysesoftware 164 ist ADOBE PHOTOSHOP von ADOBE SYSTEMS INC.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 weiterhin so konfiguriert sein, dass sie die Fehleranzeichen 50 automatisch erkannt. Die Kamera 142 oder die andere Kamera oder Abbildungsvorrichtung kann beispielsweise kommunikativ mit einer maschinellen Bilderkennungssoftware 166 zum automatischen Erkennen der Fehleranzeichen 50 verbunden sein. Die maschinelle Bilderkennungssoftware 166 kann die Bilder überwachen, die durch die Kamera 142 oder die andere Kamera oder Abbildungsvorrichtung kommuniziert werden, und kann Fehleranzeichen 50 in den Bildern erkennen. Ein Beispiel einer geeigneten maschinellen Bilderkennungssoftware 166 ist die Roboter-Bilderkennungssoftware ROBOREALM von ROBOREALM. Die maschinelle Bilderkennungssoftware 166, die Abbildungsanalysesoftware 164 und die Kamera 142 oder die andere Kamera oder geeignete Abbildungsvorrichtung können weiterhin derart kommunikativ verbunden sein, dass die maschinelle Bilderkennungssoftware 166 die Optimierung von Bildern von Fehleranzeichen 50, die automatisch erkannt werden, lenken kann.
In einer Ausführungsform kann die Abbildungsanalyseeinrichtung 160, wie die maschinelle Bilderkennungssoftware 166, den Kontrast zwischen verschiedenen Bereichen an der analysierten Komponente der Windkraftanlage 10, wie zwischen verschiedenen Bereichen an einem Rotorblatt 22, erkennen und nutzen, um die Fehleranzeichen 50 automatisch zu erkennen. Fehleranzeichen 50 an der analysierten Komponente der Windkraftanlage 10 können beispielsweise verfärbt sein oder können Licht anders als der Rest der Komponente der Windkraftanlage 10 reflektieren. Folglich wird ein Kontrast in Bezug auf die Farbe und/oder das von der Komponente der Windkraftanlage 10 reflektierte Licht im Bereich einer Anzeige 50 vorliegen, und die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 kann diesen resultierenden Kontrastgradienten erkennen und nutzen. Darüber hinaus kann die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 die Dauer und/oder die Größenordnung eines Kontrastgradienten erkennen, wenn die Inspektionsvorrichtung 104 die Windkraftanlage 10 inspiziert, und diese Dauer und/oder Größenordnung zum Berechnen der Größe der Anzeige 50 nutzen. Des Weiteren können Kontrastgradienten von der Abbildungsanalyseeinrichtung 160 zum Erkennen des Umrisses oder der Silhouette der analysierten Komponente der Windkraftanlage 10 genutzt werden.
In einer anderen Ausführungsform kann die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 mindestens einen Laser 167 oder mehrere Laser 167 umfassen. Die Laser 167 können auf die inspizierte Komponente der Windkraftanlage 10, wie auf ein Rotorblatt 22, gerichtet sein und können zum automatischen Erkennen der Fehleranzeichen 50 eingesetzt werden. Die Laser 167 können beispielsweise über die Oberfläche der inspizierten Komponente der Windkraftanlage 10 gerichtet sein. Wenn die Laser 167 über Fehleranzeichen 50 an der analysierten Komponente der Windkraftanlage 10 verlaufen, können die Laser 167 von den Fehleranzeichen 50 gestört oder verändert werden. Diese Störung oder Veränderung kann von der Abbildungsanalyseeinrichtung 160 erfasst oder genutzt werden. Darüber hinaus kann die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 die Dauer einer Störung oder Veränderung erkennen, wenn die Inspektionsvorrichtung 104 die Windkraftanlage 10 inspiziert, und diese Dauer zum Berechnen der Größe der Anzeige 50 nutzen. Des Weiteren können Störungen oder Veränderungen von der Abbildungsanalyseeinrichtung 160 zum Erkennen des Umrisses oder der Silhouette der analysierten Komponente der Windkraftanlage 10 genutzt werden.
Die Abbildungsanalyseeinrichtung 160, wie die maschinelle Bilderkennungssoftware 166, kann kommunikativ mit dem Beobachtungssystem 102 verbunden sein. Folglich kann die maschinelle Bilderkennungssoftware 166 dazu in der Lage sein, das Beobachtungssystem 102 zur Begutachtung der Windkraftanlage 10 zu betreiben, während die maschinelle Bilderkennungssoftware 166 zur Erkennung von Fehleranzeichen 50 arbeitet, und kann dazu in der Lage sein, das Beobachtungssystem 102 zum Stoppen der Begutachtung, wie durch Stoppen der Drehung um eine Achse, zu betreiben, wenn eine Anzeige 50 erkannt wird, so dass Bilder der Anzeige 50 aufgenommen und verarbeitet werden können.
Die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 kann weiterhin so konfiguriert sein, dass sie eine Vergleichsanalyse von Bildern der Fehleranzeichen 50 durchführt. Die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 kann beispielsweise während der Inspektion der Windkraftanlage 10 Bilder der Windkraftanlage 10, wie des Rotorblatts 22, speichern. Während anschließender Inspektionen der Windkraftanlage 10 kann die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 bei Erhalten aktueller Bilder der Windkraftanlage 10 die aktuellen Bilder mit zuvor gespeicherten Bildern vergleichen. Darüber hinaus kann die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 beispielsweise auf jene Fehleranzeichen 50 hinweisen, die sich benannten Grenzwerten annähern. Des Weiteren kann die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 beispielsweise Änderungen und/oder ein Wachsen von Fehleranzeichen 50 aufzeichnen und weiterhin die Leistungsfähigkeit der Windkraftanlage 10, wie des Rotorblatts 22, auf Basis der Fehleranzeichen 50 nachverfolgen. Diese Vergleichsanalyse kann folglich der Abbildungsanalyseeinrichtung 160 ermöglichen, beispielsweise die Entwicklung neuer Fehleranzeichen 50 zu erkennen und/oder das Wachsen bestehender Fehleranzeichen 50 nachzuverfolgen. Die Vergleichsanalyse kann in einigen Ausführungsformen von der maschinellen Bilderkennungssoftware 166 durchgeführt werden oder kann von beliebigen anderen geeigneten Komponenten der Abbildungsanalysesoftware 160 durchgeführt werden.
Die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 und verschiedene Komponenten darin können weiterhin einen Prozessor 168 umfassen und kommunikativ mit diesem verbunden sein, um die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 zu betreiben. Die kommunikative Verbindung der Abbildungsanalyseeinrichtung 160 und des Prozessors 168 kann durch eine physikalische Verbindung sein, wie durch ein Kabel oder eine andere Leitung oder Nabelschnur, oder kann eine drahtlose Verbindung sein, wie durch eine Verbindung auf Infrarot-, Zell-, Schall-, Licht- oder Radiofrequenzbasis. Der Prozessor 168 kann in ein geeignetes Steuersystem (nicht gezeigt) integriert sein, wie eine Handfernbedienung, ein Minicomputer, ein Mobiltelefon, eine separate Hängesteuerung oder ein Computer. Die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 kann manuell von einer menschlichen Bedienperson durch den Prozessor 168 betrieben werden oder kann durch Verwendung einer geeigneten Programmlogik, die in den Prozessor 168 integriert ist, teil- oder vollautomatisch sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Inspektionssystem 100 ein Inspektionsfluid 170 umfassen. Das Inspektionsfluid 170 kann so konfiguriert sein, dass es der inspizierten Komponente der Windkraftanlage 10, wie einem Rotorblatt 22, zugegeben wird, um Fehleranzeichen 50 zu offenbaren. Das Inspektionsfluid 170 kann beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. In beispielhaften Ausführungsformen kann das Inspektionsfluid 170 Dampf, Heißluft, Kaltluft oder Rauch sein. Es versteht sich, dass das Inspektionsfluid 170 nicht auf Dampf, Heißluft, Kaltluft oder Rauch beschränkt ist, sondern ein beliebiges geeignetes Gas oder eine beliebige geeignete Flüssigkeit zum Offenbaren von Fehleranzeichen 50 sein kann. Das Inspektionsfluid 170 kann Fehleranzeichen 50 offenbaren, indem es beispielsweise durch Risse, Löcher oder Öffnungen in der inspizierten Komponente der Windkraftanlage 10 sickert, die von den Fehleranzeichen 50 verursacht werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Inspektionsfluid 170 beispielsweise dem Inneren von beispielsweise einem Rotorblatt 22 zugegeben werden. Das Inspektionsfluid 170 kann durch das Rotorblatt 22 vom Inneren zum Äußeren durch etwaige Fehleranzeichen 50 sickern, die zu Rissen, Löchern oder Öffnungen im Rotorblatt 22 geführt haben.
Die Inspektionsvorrichtung 104 kann so konfiguriert sein, dass sie das Inspektionsfluid 170 erkennt, wie durch Erkennen von Inspektionsfluid 170, das durch die inspizierte Komponente der Windkraftanlage 10 sickert. Die Inspektionsvorrichtung 104 kann beispielsweise eine Abbildungsvorrichtung 172 umfassen. Die Abbildungsvorrichtung 172 kann so konfiguriert sein, dass sie Bilder der inspizierten Komponente der Windkraftanlage 10 in einem beliebigen geeigneten Video- oder Fotoformat aufzeichnet, so dass das Inspektionsfluid 170, das durch die Komponente der Windkraftanlage 10 sickert, in den Bildern sichtbar ist. Die Abbildungsvorrichtung 172 kann beispielsweise eine beliebige geeignete Vorrichtung zum Aufzeichnen von sichtbaren Bildern, Infrarotbildern, Ultraviolettbildern oder Spektralbildern sein.
Die Abbildungsvorrichtung 172 und verschiedene Komponenten darin können weiterhin einen Prozessor 174 umfassen und kommunikativ mit diesem verbunden sein, um die Abbildungsvorrichtung 172 zu betreiben. Die kommunikative Verbindung der Abbildungsvorrichtung 172 und des Prozessors 174 kann durch eine physikalische Verbindung sein, wie durch ein Kabel oder eine andere Leitung oder Nabelschnur, oder kann eine drahtlose Verbindung sein, wie durch eine Verbindung auf Infrarot-, Zell-, Schall-, Licht- oder Radiofrequenzbasis. Der Prozessor 174 kann in ein geeignetes Steuersystem (nicht gezeigt) integriert sein, wie eine Handfernbedienung, ein Minicomputer, ein Mobiltelefon, eine separate Hängesteuerung oder ein Computer. Die Abbildungsvorrichtung 172 kann manuell von einer menschlichen Bedienperson durch den Prozessor 174 betrieben werden oder kann durch Verwendung einer geeigneten Programmlogik, die in den Prozessor 174 integriert ist, teil- oder vollautomatisch sein.
In beispielhaften Ausführungsformen kann das Inspektionssystem 100 der vorliegenden Offenbarung eine Lichtquelle 180 umfassen. Die Lichtquelle 180 kann so konfiguriert sein, dass sie Fehleranzeichen 50 offen legt. Die Lichtquelle 180 kann beispielsweise ermöglichen, dass das Inspektionssystem 100 nachts oder bei wolkigem oder rauem Wetter arbeitet. Des Weiteren kann die Lichtquelle 180 so betrieben werden, dass sie günstige Lichtbedingungen schafft, wie einfallendes Licht, um eine Inspektion von Fehleranzeichen 50 mit verhältnismäßig hohem Kontrast zu ermöglichen. Die Lichtquelle 180 kann beispielsweise auf Fehleranzeichen 50 in Winkeln gerichtet werden, die zum Überspitzen der Ansicht der Fehleranzeichen 50 durch das Inspektionssystem 100 geeignet sind. Die Lichtquelle 180 kann an dem Inspektionssystem 100, wie an dem Beobachtungssystem 102, angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Lichtquelle 180 an der Windkraftanlage 10, wie an dem Turm 12, der Nabe 20 oder einer beliebigen anderen geeigneten Stelle an der Windkraftanlage 10, oder auf dem Boden angeordnet sein.
Die Lichtquelle 180 und verschiedene Komponenten darin können weiterhin einen Prozessor 182 umfassen und kommunikativ mit diesem verbunden sein, um die Lichtquelle 180 zu betreiben. Die kommunikative Verbindung der Lichtquelle 180 und des Prozessors 182 kann durch eine physikalische Verbindung sein, wie durch ein Kabel oder eine andere Leitung oder Nabelschnur, oder kann eine drahtlose Verbindung sein, wie durch eine Verbindung auf Infrarot-, Zell-, Schall-, Licht- oder Radiofrequenzbasis. Der Prozessor 182 kann in ein geeignetes Steuersystem (nicht gezeigt) integriert sein, wie eine Handfernbedienung, ein Minicomputer, ein Mobiltelefon, eine separate Hängesteuerung oder ein Computer. Die Lichtquelle 180 kann manuell von einer menschlichen Bedienperson durch den Prozessor 182 betrieben werden oder kann durch Verwendung einer geeigneten Programmlogik, die in den Prozessor 182 integriert ist, teil- oder vollautomatisch sein.
Es versteht sich, dass die verschiedenen Prozessoren separate Prozessoren sein können oder kombiniert sein können, um einen Prozessor oder mehrere Prozessoren zu bilden, der bzw. die verschiedene der Funktionen und Inspektionsaufgaben, die von dem Inspektionssystem 100 erfordert werden, durchführen kann bzw. können.
Die vorliegende Offenbarung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Inspektion einer Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50. Folglich, nun unter Bezugnahme auf 4, kann das Verfahren beispielsweise die Schritte des Bereitstellens eines Inspektionssystems in einem Abstand von der Windkraftanlage 200, des Begutachtens einer Komponente der Windkraftanlage 202 und des Inspizierens einer Komponente der Windkraftanlage auf Fehleranzeichen 204 umfassen. Wie oben erörtert, kann die Windkraftanlage 10 der vorliegenden Offenbarung mindestens ein Rotorblatt 22 umfassen. In beispielhaften Ausführungsformen kann das Inspektionssystem 100 zum Begutachten des Rotorblatts 22 betrieben werden und kann zum Inspizieren mindestens eines Rotorblatts 22 auf Fehleranzeichen 50 betrieben werden.
Ein Inspektionssystem 100 kann beispielsweise in einem Abstand von der Windkraftanlage 10 bereitgestellt werden. Wie oben erörtert, kann das Inspektionssystem 100 ein Beobachtungssystem 102 und eine Inspektionsvorrichtung 104 umfassen. Das Beobachtungssystem 102 kann so konfiguriert sein, dass es eine Komponente der Windkraftanlage 10, wie das Rotorblatt 22 oder eine beliebige andere Komponente der Windkraftanlage 10, begutachtet, wie oben erörtert.
Das Inspektionssystem 100 der vorliegenden Offenbarung, wie die Inspektionsvorrichtung 104, kann zum Inspizieren der Windkraftanlage 10, wie des Rotorblatts 22 oder alternativ dazu des Turms 12 oder einer anderen Komponente der Windkraftanlage 10, auf Fehleranzeichen 50 betrieben werden. Das Betreiben des Inspektionssystems 100 zum Inspizieren der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 kann in beispielhaften Ausführungsformen beispielsweise das Messen der Größe der Fehleranzeichen 50 umfassen. Die Inspektionsvorrichtung 104 des Inspektionssystems 100 kann beispielsweise eine Messeinrichtung 130 umfassen. Die Messeinrichtung 130 kann so konfiguriert sein, dass sie die Größe von Fehleranzeichen 50, die von der Inspektionsvorrichtung 104 erkannt werden, misst, wie oben erörtert. Des Weiteren kann das Messen der Größe der Fehleranzeichen 50 beispielsweise das Bereitstellen mindestens einer Messeinrichtung 130 in dem Inspektionssystem 104, das Kalibrieren der Messeinrichtung 130 und das Einsetzen der Messeinrichtung 130 zum Messen der Größe der Fehleranzeichen 50 umfassen, wie oben erörtert.
In beispielhaften Ausführungsformen kann das Betreiben des Inspektionssystems 100 zum Inspizieren der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 das Bereitstellen eines Echtzeitbilds der Fehleranzeichen 50 umfassen. Die Inspektionsvorrichtung 104 des Inspektionssystems 100 kann beispielsweise eine Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 umfassen. Die Echtzeit-Abbildungseinrichtung 140 kann so konfiguriert sein, dass sie ein Echtzeitbild der Fehleranzeichen 50 bereitstellt, wie oben erörtert.
In beispielhaften Ausführungsformen kann das Betreiben des Inspektionssystems 100 zum Inspizieren der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 das Rastern der Windkraftanlage 10 umfassen. Die Inspektionsvorrichtung 104 des Inspektionssystems 100 kann beispielsweise eine Rasterungseinrichtung 150 umfassen. Die Rasterungseinrichtung 150 kann so konfiguriert sein, dass sie die Windkraftanlage 10, wie das Rotorblatt 22 oder alternativ dazu den Turm 12 oder eine beliebige andere Komponente der Windkraftanlage 10, rastert, wie oben erörtert.
In beispielhaften Ausführungsformen kann das Betreiben des Inspektionssystems 100 zum Inspizieren der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 das Aufnehmen von Bildern der Fehleranzeichen und das Optimieren der Bilder der Fehleranzeichen 50 umfassen. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann das Betreiben des Inspektionssystems 100 zum Inspizieren der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 das automatische Erkennen der Fehleranzeichen 50 umfassen. Die Inspektionsvorrichtung 104 des Inspektionssystems 100 kann beispielsweise eine Abbildungsanalyseeinrichtung 160 umfassen. Die Abbildungsanalyseeinrichtung 160 kann so konfiguriert sein, dass sie Bilder von Fehleranzeichen 50 aufnimmt und die Bilder der Fehleranzeichen 50 optimiert, und kann weiterhin so konfiguriert sein, dass sie die Fehleranzeichen 50 automatisch erkennt, wie oben erörtert.
In beispielhaften Ausführungsformen kann das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Inspektionsfluids der inspizierten Komponente der Windkraftanlage 10, wie dem Rotorblatt 22, umfassen, wie oben erörtert.
Des Weiteren kann das Betreiben des Inspektionssystems 100 zum Inspizieren der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 das Erkennen des Inspektionsfluids 170 umfassen. Die Inspektionsvorrichtung 104 des Inspektionssystems 100 kann beispielsweise eine Abbildungsvorrichtung 172 umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie Bilder der inspizierten Komponente der Windkraftanlage 10 aufnimmt, so dass das Inspektionsfluid 170, das durch die Komponente der Windkraftanlage 10 sickert, in den Bildern sichtbar ist, wie oben erörtert.
In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann das Verfahren der vorliegenden Offenbarung verschiedene Schritte umfassen, die das Positionieren des Rotorblatts 22 zur Inspektion durch das Inspektionssystem beinhalten. Das Verfahren kann beispielsweise den Schritt des Drehens des Rotorblatts 22 umfassen, so dass das Rotorblatt 22 ungefähr parallel zu dem Turm 12 und in der näheren Umgebung des Turms 12 ist. Das Rotorblatt 22 kann beispielsweise um die Drehachse gedreht werden, bis das Rotorblatt 22 sich in einer allgemeinen Abwärtsrichtung befindet. Das Rotorblatt 22 kann dann derart gedreht und positioniert werden, dass es ungefähr parallel zu dem Turm 12 ist. Folglich kann sich das Inspektionssystem 100, das an der Windkraftanlage 10, wie am Turm 12, angeordnet ist, in einer optimalen Position zur Inspektion des Rotorblatts 22 befinden.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt des Drehens der Gondel 16 um die Gierachse 38 umfassen. Während das Inspektionssystem 100 der vorliegenden Offenbarung beispielsweise in vorteilhafter Weise eine Windkraftanlage 10 unter einer großen Vielfalt von Umweltbedingungen inspizieren kann, kann die Verwendung von einfallendem Licht zur Inspektion der Windkraftanlage 10 noch immer förderlich sein. Folglich kann die Gondel 16, wenn einfallendes Licht zur Verfügung steht oder wenn andere gewünschte Bedingungen vorliegen, um die Gierachse 38 gedreht werden, um die Rotorblätter 22 wie gewünscht optimal zu positionieren.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt des Drehens des Rotorblatts 22 um die Neigungsachse 34 umfassen. Ein Rotorblatt der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise eine Druckseite, eine Sogseite, eine Eintrittskante und eine Austrittskante umfassen, wie in der Technik bekannt ist. Jede Seite und Kante des Rotorblatts 22 muss inspiziert werden. Um von dem Inspektionssystem 100 inspiziert zu werden, muss die Seite oder Kante sich in der Sichtlinie des Inspektionssystems 100 befinden. Wenn das Rotorblatt 22 beispielsweise derart positioniert ist, dass die Druckseite, die Eintrittskante und die Austrittskante sich in der Sichtlinie des Inspektionssystems 100 befinden, wird die Sogseite möglicherweise nicht analysiert. Folglich kann das Rotorblatt 22 während der Inspektion des Rotorblatts 22 durch das Inspektionssystem 100 nach dem Analysieren von Teilen des Rotorblatts 22, die sich in der Sichtlinie des Inspektionssystems 100 befinden, derart um die Neigungsachse 34 gedreht werden, dass andere Teile des Rotorblatts in der Sichtlinie des Inspektionssystems 100 angeordnet werden. Das Inspektionssystem 100 kann dann mit dem Inspizieren des Rotorblatts 22 fortfahren.
In beispielhaften Ausführungsformen kann das Betreiben des Inspektionssystems 100 zum Inspizieren der Windkraftanlage 10 auf Fehleranzeichen 50 das Betreiben einer Lichtquelle 180 zum Offenlegen von Fehleranzeichen 50 umfassen. Das Inspektionssystem 100 kann beispielsweise eine Lichtquelle 180 umfassen. Die Lichtquelle 180 kann so konfiguriert sein, dass sie Fehleranzeichen 50 offen legt, wie oben erörtert.
Es versteht sich, dass das Inspektionssystem und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung für eine schnelle, effiziente Inspektion einer Windkraftanlage 10 optimiert werden können. Das Inspektionssystem und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung können beispielsweise dazu eingesetzt werden, die verschiedenen Rotorblätter 22 einer Windkraftanlage 10 schnell und effizient zu inspizieren. Darüber hinaus versteht es sich, dass das Inspektionssystem und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung menschliches Versagen eliminiert oder mindert, das zuvor mit der Inspektion von Windkraftanlagen 10 in Verbindung gebracht wurde. Des Weiteren versteht es sich, dass das Inspektionssystem und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung unter einer großen Vielfalt von Umweltbedingungen arbeiten können.
In dieser schriftlichen Beschreibung werden Beispiele verwendet, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsform, zu offenbaren und auch um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuüben, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung von beliebigen eingebundenen Verfahren. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die dem Fachmann in den Sinn kommen. Derartige weitere Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente umfassen, die nicht vom genauen Wortlaut der Ansprüche abweichen, oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zum genauen Wortlaut der Ansprüche umfassen.
Ein System und ein Verfahren zur Inspektion einer Windkraftanlage auf Fehleranzeichen werden offenbart. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Inspektionssystems, das in einem Abstand von der Windkraftanlage angeordnet ist, das Begutachten eines Rotorblatts der Windkraftanlage und das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen. Das Inspektionssystem umfasst ein Beobachtungssystem und eine Inspektionsvorrichtung, wobei das Beobachtungssystem eine Begutachtungsvorrichtung und eine automatische Absuchvorrichtung umfasst, wobei die Begutachtungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie ein Bild mindestens eines Teils des Rotorblatts bereitstellt, wobei die automatische Absuchvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie sich um mindestens eine Achse dreht, wodurch das Bild verlagert wird.

Claims

Verfahren zur Inspektion einer Windkraftanlage auf Fehleranzeichen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Inspektionssystems in einem Abstand von der Windkraftanlage, wobei das Inspektionssystem ein Beobachtungssystem und eine Inspektionsvorrichtung umfasst, wobei das Beobachtungssystem eine Begutachtungsvorrichtung und eine automatische Absuchvorrichtung umfasst, wobei die Begutachtungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie ein Bild mindestens eines Teils des Rotorblatts bereitstellt, wobei die automatische Absuchvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie sich um mindestens eine Achse dreht, wodurch das Bild verlagert wird; Begutachten eines Rotorblatts der Windkraftanlage und Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das Drehen des Rotorblatts um eine Neigungsachse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen das Messen der Größe der Fehleranzeichen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen das Rastern des Rotorblatts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen das Aufnehmen von Bildern der Fehleranzeichen und das Optimieren der Bilder der Fehleranzeichen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen das automatische Erkennen der Fehleranzeichen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen das Bereitstellen eines Echtzeitbilds der Fehleranzeichen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Zuleitens eines Inspektionsfluids zu dem Rotorblatt umfasst, wobei das Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen das Erkennen des Inspektionsfluids umfasst.
Inspektionssystem zur Inspektion einer Windkraftanlage auf Fehleranzeichen, wobei das Inspektionssystem Folgendes umfasst: ein Beobachtungssystem, das so konfiguriert ist, dass es ein Rotorblatt der Windkraftanlage begutachtet, wobei das Beobachtungssystem eine Begutachtungsvorrichtung und eine automatische Absuchvorrichtung umfasst, wobei die Begutachtungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie ein Bild mindestens eines Teils des Rotorblatts bereitstellt, wobei die automatische Absuchvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie sich um mindestens eine Achse dreht, wodurch das Bild verlagert wird; und eine Inspektionsvorrichtung, die mit der Beobachtungsvorrichtung verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie das Bild zum Inspizieren des Rotorblatts auf Fehleranzeichen nutzt.
Inspektionssystem nach Anspruch 9, wobei die automatische Absuchvorrichtung eine Reflektionsvorrichtung ist und wobei die Reflektionsvorrichtung neben der Begutachtungsvorrichtung angeordnet ist.
Inspektionssystem nach Anspruch 10, wobei die Reflektionsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie sich um zwei Achsen dreht.
Inspektionssystem nach Anspruch 10, wobei die Begutachtungsvorrichtung während der Begutachtung des Rotorblatts ortsgebunden ist.
Inspektionssystem nach Anspruch 9, wobei die automatische Absuchvorrichtung eine Halterung ist und wobei die Halterung mit der Begutachtungsvorrichtung verbunden ist und die Begutachtungsvorrichtung um die mindestens eine Achse dreht.
Inspektionssystem nach Anspruch 13, wobei die Halterung so konfiguriert ist, dass sie sich um zwei Achsen dreht.
Inspektionssystem nach Anspruch 9, wobei die Inspektionsvorrichtung eine Messeinrichtung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie die Größe der Fehleranzeichen misst.
Inspektionssystem nach Anspruch 9, wobei die Inspektionsvorrichtung eine Rasterungseinrichtung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie das Rotorblatt rastert.
Inspektionssystem nach Anspruch 9, wobei die Inspektionsvorrichtung eine Abbildungsanalyseeinrichtung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie Bilder der Fehleranzeichen aufnimmt und die Bilder der Fehleranzeichen optimiert.
Inspektionssystem nach Anspruch 17, wobei die Abbildungsanalyseeinrichtung weiterhin so konfiguriert ist, dass sie die Fehleranzeichen automatisch erkennt.
Inspektionssystem nach Anspruch 9, wobei die Inspektionsvorrichtung eine Echtzeit-Abbildungseinrichtung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie ein Echtzeitbild der Fehleranzeichen bereitstellt.
Inspektionssystem nach Anspruch 9, das weiterhin ein Inspektionsfluid umfasst, wobei das Inspektionsfluid so konfiguriert ist, dass es dem Rotorblatt zugegeben wird, um Fehleranzeichen zu offenbaren, und wobei die Inspektionsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie das Inspektionsfluid erkennt.