DE20021970U1 - Device for monitoring the condition of rotor blades on wind turbines - Google Patents

Device for monitoring the condition of rotor blades on wind turbines

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Claims (36)

1. Einrichtung zur Überwachung des Zustandes von Rotorblät­ tern (1, 2, 3) an Windkraftanlagen (40) mit Hilfe von an und/oder in den Rotorblättern (1, 2, 3) befindlichen Akto­ ren (9, 10) und Sensoren (21; 12), wobei die windkraftge­ triebenen Rotorblätter (1, 2, 3) über eine Welle (6) mit einem in der Windkraftanlage (40) befindlichen Generator zur Stromerzeugung in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet,
dass sie auf der Anwendung von Eigenfrequenzen und Kör­ perschall sowie Schall-Lauf- und -Reflexionsverhalten basiert,
wobei Resonanz- und Eigenfrequenzen, Durchlauf- und Re­ flexions-Signalspektren nach Sendung von Erregersignalen oder aus einer Eigenerregung bei Anlagenbetrieb sowie Betriebseigengeräusche gemessen werden,
wobei die empfangenen und die daraus durch Transformati­ on gewonnenen Signal-Spektren hinsichtlich ihrer einzel­ nen speziellen Frequenz und Amplituden aber auch hin­ sichtlich von Gesamtheiten bewertet werden,
wobei auf der Grundlage von Modellrechnungen und durch akustische Messungen von unbeschädigten und von geschä­ digten Rotorblättern (1, 2, 3) bestimmte Frequenz- und Am­ plituden-Spektren und/oder Spektrenformen/-Banden erhal­ ten werden, die passenden Zuständen zugeordnet werden,
wobei Spektrenbibliotheken auf Massendatenspeicher (30,32) aus den Spektren mit der Zuordnung von Schadens­ zustand und Schadenslokalisation und weiteren Informationen, vorzugsweise zum Anlagenbetrieb sowie zu Wartungs- und Reparatur, aufgebaut werden,
wobei die empfangenen Ist-Frequenz- und Amplituden- Spektren und/oder Ist-Spektrenformen/-Banden mit den in der Spektrenbibliothek abgelegten Spektren verglichen und die dazu korrespondierenden Zustände ermittelt wer­ den, die bei Abweichungen vom Normalzustand bestimmten Schadzuständen und bestimmten Schadstellen (39) im Mate­ rial der Rotorblätter (1, 2, 3) zugeordnet werden.
1. Device for monitoring the state of rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) on wind turbines ( 40 ) with the aid of actuators ( 9 , 10 ) and sensors ( 9 , 10 ) located on and / or in the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ). 21 ; 12 ), the wind power-driven rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) being connected via a shaft ( 6 ) to a generator for power generation located in the wind power plant ( 40 ), characterized in that
that it is based on the use of natural frequencies and structure-borne noise as well as sound-running and reflection behavior,
whereby resonance and natural frequencies, pass-through and reflection signal spectra are measured after transmission of excitation signals or from self-excitation during plant operation and company noise,
the received and the signal spectra obtained therefrom by transformation on their individual nen special frequency and amplitudes but also visually evaluated by wholes,
on the basis of model calculations and acoustic measurements of undamaged and damaged rotor blades ( 1 , 2 , 3 ), certain frequency and amplitude spectra and / or spectra shapes / bands are obtained, the appropriate states are assigned,
wherein spectra libraries are built on mass data memory ( 30 , 32 ) from the spectra with the assignment of damage status and damage localization and further information, preferably for system operation and for maintenance and repair,
wherein the received actual frequency and amplitude spectra and / or actual spectra shapes / bands are compared with the spectra stored in the spectra library and the corresponding states are determined, the damage states and certain damage points ( 39 ) which deviate from the normal state. in the material of the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Übertragung von der rotierenden Welle (6) die Messsignale in einer Auswerte-Einheit (23) analy­ siert werden, indem aus dem empfangenen Eigen- Signalspektrum oder aus den in Korrelation mit den über die Sender-Aktoren - (9, 10) eingespeisten Signalen empfangenen Spektren seitens der Empfänger (11, 12) die relevanten Frequenzen und Amplituden des Zeitspektrums oder eines transformierten, vorzugsweise fouriertrans­ formierten Spektrums herausgefiltert werden, die signi­ fikant für die Zustandsbewertung sind.2. Device according to claim 1, characterized in that after the transmission of the rotating shaft ( 6 ), the measurement signals are analyzed in an evaluation unit ( 23 ) by using the received signal spectrum or in correlation with the over the transmitter actuators - ( 9 , 10 ) fed signals received spectra are filtered out by the receiver ( 11 , 12 ) the relevant frequencies and amplitudes of the time spectrum or a transformed, preferably Fourier-transformed spectrum, which are significant for the condition assessment.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Erregersignale von und zu den Rotor­ blättern (1, 2, 3) über eine Signal-/Hilfsenergie- Übertragungseinheit (20) von der Welle (6) zum Stator (17) und umgekehrt geführt werden und dabei Signalüber­ tragungs-Vorverarbeitungseinheiten (Encoder und Sender) (21a, 22m) sowie Signalübertragungs-Nachverarbeitungs­ einheiten (Empfänger und Decoder) (22a, 21m) verwendet werden.3. Device according to claim 1 to 2, characterized in that the measurement and excitation signals scroll to and from the rotor ( 1 , 2 , 3 ) via a signal / auxiliary power transmission unit ( 20 ) from the shaft ( 6 ) to the stator ( 17 ) and vice versa and thereby signal transmission preprocessing units (encoder and transmitter) ( 21 a, 22 m) and signal transmission post-processing units (receiver and decoder) ( 22 a, 21 m) are used.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem jeweiligen Vergleich zwischen den empfange­ nen Ist-Frequenz- und Amplituden-Spektren und/oder Ist- Spektrenformen/-Banden und den in der Spektrenbibliothek abgelegten Spektren kurzfristige sowie mittel- und lang­ fristige Maßnahmen zum Betrieb der Windkraftanlage (40) und zur Reparatur und Wartung der Rotorblätter (1, 2, 3) abgeleitet werden.4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that from the respective comparison between the received NEN actual frequency and amplitude spectra and / or actual spectral forms / bands and the spectra stored in the spectra library short-term and medium and long-term measures for the operation of the wind turbine ( 40 ) and for the repair and maintenance of the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) are derived.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Leitrechner (38) die Zustands-Informationen über eine Informationsschnittstelle (37), vorzugweise ein serielles Interface, übermittelt werden, in dem au­ tomatisch der Anlagenbetrieb bis hin zur Schnellabschal­ tung beeinflusst wird und der Anlagenüberwachung Maßnah­ men zur Reaktionsweise auf Schadzustände und Informatio­ nen zur Einleitung von dringlichkeitsabhängigen Maßnah­ men mitgeteilt werden.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the status information is transmitted to the control computer ( 38 ) via an information interface ( 37 ), preferably a serial interface, in which the system operation is automatically influenced up to the quick shutdown system monitoring measures to react to damage conditions and information to initiate urgency-dependent measures.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustands-Überwachung der Rotorblätter (1, 2, 3) auch während der Produktion sowie nach dem Transport vor Ort und während der Montage im Bereich der Windkraftan­ lage (40) durchgeführt wird.6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the condition monitoring of the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) is also carried out during production and after transport on site and during assembly in the area of the wind turbine ( 40 ) .
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise in einer zugehörigen zentralen Rechen­ einheit (24) ein Softwareprogramm-Modul 49 zur Abarbei­ tung eines Algorithmus Vorhanden ist, das ein Modul 41 zur Messprozesssteuerung, ein Modul 42 zur Messsignal­ aufbereitung, ein Vergleichsmodul 46, ein Modul 47 zur Feststellung des Normalzustandes, ein Weiterbetriebsent­ scheidungs-Modul 56, ein Modul 48 zur Feststellung eines gestörten Zustandes, ein Modul 52 zur Signalgebung für eine Betriebsweisenänderung enthält, wobei das Modul 48 zur Feststellung eines gestörten Zustandes wahlweise mit dem Weiterbetriebsentscheidungs-Modul 56 in Verbindung stehen kann. 7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that a software program module 49 for processing an algorithm is preferably present in an associated central processing unit ( 24 ), which module 41 for measuring process control, a module 42 for measuring signal processing, a comparison module 46 , a module 47 for determining the normal state, a further operation decision module 56 , a module 48 for determining a faulty state, a module 52 for signaling for a change in operating mode, the module 48 for determining a faulty state optionally with the Operation decision module 56 may be connected.
8. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messzyklus in dem Modul (41) zur Messprozess­ steuerung ausgelöst wird und das mit der Ausgabe eines Erregersignals von dem programmierbaren Schall- /Impulsgenerator (33) an den Aktor (9, 10) über die Erre­ gersignal-/Hilfsenergie-Übertragungseinheit (20a) be­ ginnt, wobei gleichzeitig das Tor der programmierbaren Signalempfangseinheit (34) für den vorgegebenen Mess­ zeitraum geöffnet und das aus der Schallübertragung 55 im Rotorblatt gewonnene Messsignal vom Sensor (11) emp­ fangen sowie als zeitbezogenes Frequenz-Amplituden- Signal digital im Hauptspeicher (25) der zentralen Re­ cheneinheit (24) in einer vorgegebenen Auflösung abge­ legt wird.8. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measurement cycle is triggered in the module ( 41 ) for measuring process control and that with the output of an excitation signal from the programmable sound / pulse generator ( 33 ) to the actuator ( 9 , 10 ) via the excitation signal / auxiliary power transmission unit ( 20 a) begins, at the same time opening the gate of the programmable signal receiving unit ( 34 ) for the predetermined measurement period and the measurement signal obtained from the sound transmission 55 in the rotor blade from the sensor ( 11 ) emp catch and as a time-related frequency amplitude signal digitally stored in the main memory ( 25 ) of the central computing unit ( 24 ) in a predetermined resolution.
9. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (41) zur Messprozesssteuerung für die Bildung der Erregersignale und Empfangssignale zuständig ist.9. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the module ( 41 ) for measuring process control is responsible for the formation of the excitation signals and received signals.
10. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem durch die Messung gewonnenen Messsignal- Vektor mittels anschließender Transformation, vorzugs­ weise einer schnellen Fouriertransformation ein Fre­ quenz-Amplituden-Spektrum in dem Modul (42) zur Messsig­ nalaufbereitung erzeugt wird, wobei das Frequenz- Amplituden-Spektrum die für das Rotorblatt (1, 2, 3) typi­ schen gemessenen Eigenfrequenzen als ein Spektrum in ei­ nem typischen normierten Frequenzbereich besitzt, und wobei durch einen Mustervergleich mit den auf Festplatte (30) oder CD-ROM (32) abgelegten normierten Eigenfre­ quenz-Spektren aus Messungen und/oder Modellrechnungen in einem Vergleichsmodul (46) ein korrespondierender Zu­ stand ermittelt wird, wobei die Wetterdaten, z. B. Wind­ geschwindigkeit, Windrichtung, Lufttemperatur, Luft­ feuchte, aus einem Meterologie-Modul (43) und die Anla­ genbetriebsdaten, z. B. Drehzahl und Leistung, aus einem Anlagenbetriebsdaten-Modul (44) als Parameter berück­ sichtigt werden.10. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that from the measurement signal vector obtained by the measurement by means of subsequent transformation, preferably a fast Fourier transformation, a frequency-amplitude spectrum is generated in the module ( 42 ) for signal processing , the frequency-amplitude spectrum having the natural frequencies measured for the rotor blade ( 1 , 2 , 3 ) typical as a spectrum in a typical normalized frequency range, and wherein by comparing a pattern with those on the hard disk ( 30 ) or CD-ROM ( 32 ) stored normalized eigenfrequency spectra from measurements and / or model calculations in a comparison module ( 46 ) a corresponding state is determined, the weather data, e.g. B. wind speed, wind direction, air temperature, humidity, from a meter module ( 43 ) and the Anla genbetriebsdaten, z. B. speed and power, from a plant operating data module ( 44 ) are taken into account as parameters.
11. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem durch die Messung von Schalllauf- und Re­ flexionssignalen gewonnenen Messsignal-Vektor mittels anschließender Transformation frequenzabhängige Zeit- Amplituden-Spektrum in einem Modul (42) zur Messsignal­ aufbereitung erzeugt werden, wobei das Signal-Spektrum für das Rotorblatt (1) typische gemessenen Laufzeiten und Reflexionen als ein Spektrum in einem typischen nor­ mierten Frequenz- und Zeitfensterbereich besitzt, und wobei durch einen Mustervergleich mit den auf Festplatte (30) oder CD-ROM (32) abgelegten normierten Eigenfre­ quenz-Spektren aus Messungen und/oder Modellrechnungen in einem Vergleichsmodul (46) ein korrespondierender Zu­ stand ermittelt wird, wobei die Wetterdaten, z. B. Wind­ geschwindigkeit, Windrichtung, Lufttemperatur, Luft­ feuchte, aus einem Meterologie-Modul (43) und die Anla­ genbetriebsdaten, z. B. Drehzahl und Leistung, aus einem Anlagenbetriebsdaten-Modul (44) als Parameter berück­ sichtigt werden.11. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that frequency-dependent time-amplitude spectrum are generated in a module ( 42 ) for the measurement signal processing from the measurement signal vector obtained by measuring sound flow and reflection signals by means of subsequent transformation, wherein the signal spectrum for the rotor blade ( 1 ) has typical measured transit times and reflections as a spectrum in a typical normalized frequency and time window range, and wherein by a pattern comparison with those stored on the hard disk ( 30 ) or CD-ROM ( 32 ) normalized eigenfrequency spectra from measurements and / or model calculations in a comparison module ( 46 ), a corresponding state is determined, the weather data, e.g. B. wind speed, wind direction, air temperature, humidity, from a meter module ( 43 ) and the Anla genbetriebsdaten, z. B. speed and power, from a plant operating data module ( 44 ) are taken into account as parameters.
12. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Vergleich mit dem Ergebnis des Erhalts eines Normalzustands (47) dem Windkraftanlagen- Leitrechner (38) ein entsprechendes Statussignal aus dem Weiterbetriebsentscheidungs-Modul (56) übermittelt wird und der Weiterbetrieb aufrecht erhalten bleibt.12. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that after a comparison with the result of the maintenance of a normal state ( 47 ) the wind turbine control computer ( 38 ) a corresponding status signal from the further operation decision module ( 56 ) is transmitted and the continued operation is maintained.
13. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Vergleich mit dem Ergebnis des Erhalts eines gestörten Zustands Einfluss auf den Maschinenbe­ trieb genommen wird, indem über das Interface (37) ein entsprechendes Informationspaket in Form von Sta­ tussignalen des Rotorblattzustandes, von Signalen zur Schadstellenlokalisierung und zur Schadenzustandsbe­ schreibung aus dem Informationsdaten-Modul (45) an den Leitrechner (38) übertragen wird, der zu einer automa­ tischen oder einer durch einen Dispatcher zu bestäti­ genden Änderung der Betriebsweise der Windkraftanlage (40) gemäß einem Modul (52) zur Signalgebung für eine Betriebsweisenänderung führt.13. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that after the comparison with the result of the receipt of a faulty state influence is exerted on the machine operation by using the interface ( 37 ) a corresponding information package in the form of status signals of the rotor blade state , of signals for damage location and damage status description from the information data module ( 45 ) to the control computer ( 38 ) is transmitted to an automatic or to be confirmed by a dispatcher confirming the operating mode of the wind turbine ( 40 ) according to a module ( 52 ) leads to the signaling for an operating mode change.
14. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Zuordnungstabelle zum Spektrum aus dem Massespeicher (30,32) die Informationen als Signale zur Lokalisation und zur Schadensbeschreibung sowie zur notwendigen Reparatur ausgelesen und ebenfalls an den Leitrechner (38) zur Weitermeldung übermittelt werden.14. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the information is read as signals for localization and damage description and for the necessary repair from an assignment table to the spectrum from the mass memory ( 30 , 32 ) and also to the master computer ( 38 ) Forwarding be transmitted.
15. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Entscheidung, dass der Schaden beim Spek­ trenvergleich als nicht erheblich detektiert wird, aus der Zuordnungstabelle zum Spektrum vom Massespeicher (30,32) die Informationen zur Lokalisation und zur Schadensbeschreibung sowie zur notwendigen Wartung und Reparatur aus dem Informationsdaten-Modul (45) ausgele­ sen und an den Leitrechner (38) übermittelt werden, um dort auch nach akustischer Signalisation in Form einer Tabelle und/oder in Form einer grafischen Darstellung eine Handlungsanleitung zu geben.15. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that after the decision that the damage in the spectra comparison is not detected as significant, from the assignment table to the spectrum from the mass memory ( 30 , 32 ), the information on the location and the damage description and for the necessary maintenance and repair from the information data module ( 45 ) and sent to the master computer ( 38 ) in order to give instructions for action there even after acoustic signaling in the form of a table and / or in the form of a graphic representation.
16. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall, dass für das gemessene Spektrum, das ei­ ner Störung zuzuordnen ist, kein passendes Vergleichs­ spektrum vorliegt, dem Leitrechner (38) ein entspre­ chendes Statussignal übersandt wird mit der Aufforde­ rung an die Überwachung zur ferndiagnostischen Klärung, wobei das gemessene Spektrum auch über eine Datenfern­ übertragung vom Leitrechner (38) an den Service des Überwachungsanlagenherstellers übermittelt werden kann, der danach Hilfestellungen geben kann.16. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the event that there is no suitable comparison spectrum for the measured spectrum which is to be associated with a fault, the host computer ( 38 ) is sent a corresponding status signal with the request tion to the monitoring for remote diagnostic clarification, the measured spectrum can also be transmitted via a remote data transmission from the control computer ( 38 ) to the service of the monitoring system manufacturer, who can then provide assistance.
17. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Eigenfrequenzspektren, Durchlauf- und Reflexions-Signalspektren auf Sendesignale sowie Be­ triebseigengeräuschen empfangenen und die daraus durch Transformation erhaltenen Signal-Spektren sowohl hin­ sichtlich ihrer einzelnen speziellen Frequenz und Am­ plituden als auch hinsichtlich von Gesamtheiten wie Frequenzbanden und Frequenz-Amplitudengruppen bewertet werden.17. Setup according to at least one of the preceding Expectations, characterized, that from the natural frequency spectra, continuous and Reflection signal spectra on transmission signals and Be received driving noise and the resulting from it Transformation received signal spectra both out visually their individual special frequency and Am as well as in terms of totalities such as  Frequency bands and frequency amplitude groups rated become.
18. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage von vor der Montage durch Mo­ dellrechnungen und durch experimentellen Untersuchungen an unbeschädigten und beschädigten Rotorblättern be­ stimmten Frequenz- und Amplituden-Spektren bzw. Spek­ trenformen/-Banden, die eindeutig bestimmten Rotor­ blattzuständen, den schadfreien und den bestimmten Schäden zuzuordnenden Zuständen, zugeordnet werden kön­ nen, mit den empfangenen Ist-Frequenz- und Ist- Amplituden-Spektren sowie Ist-Spektrenformen/-Banden verglichen werden.18. Setup according to at least one of the preceding Expectations, characterized, that based on before assembly by Mon dent calculations and through experimental investigations on undamaged and damaged rotor blades agreed frequency and amplitude spectra or spec trenformen / -Banden, the clearly determined rotor leaf conditions, the damage-free and the certain Damage-assignable states can be assigned with the received actual frequency and actual Amplitude spectra as well as actual spectra shapes / bands be compared.
19. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abweichungen zumindest eine Anzeige erhalten wird, ob die Abweichung einem Schadzustand zugeordnet werden kann, der Anlass gibt, Einfluss auf den Betrieb der Windkraftanlage (40), bis hin zur Schnellabschal­ tung, zu nehmen.19. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the event of deviations, at least one indication is obtained as to whether the deviation can be assigned to a fault condition which gives rise to an influence on the operation of the wind power plant ( 40 ), up to the rapid shutdown to take.
20. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht zuordenbaren Spektren wahlweise mit ei­ ner Fuzzy-Logik im Zusammenspiel mit den sonst einlau­ fenden Erkenntnissen anderer Windkraftanlagen eine An­ zeige zum Zustand erhalten und die Informationen an die betroffene Windkraftanlage (40) zurückgesendet werden. 20. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the case of non-assignable spectra, optionally with egg ner fuzzy logic in conjunction with the otherwise incoming knowledge of other wind power plants, a display of the condition is obtained and the information is sent to the wind power plant concerned ( 40 ) are sent back.
21. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialprüfung des Rotorblattes (1, 2, 3) be­ reits vor dem Einbau an der Windkraftanlage (40) er­ folgt, indem das jeweilige Rotorblatt (1, 2, 3) zunächst im Werk, dann vor Ort nach dem Transport und während der Montage akustischen Untersuchungen unterzogen wird und die Signale mit standardisierten Sollwerten vergli­ chen werden.21. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the material test of the rotor blade ( 1 , 2 , 3 ) be carried out before installation on the wind turbine ( 40 ) by the respective rotor blade ( 1 , 2 , 3 ) first in the factory, then on site after transport and during assembly, acoustic tests are carried out and the signals are compared with standardized target values.
22. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schall-/Schwingungsempfänger (11, 12) und wahlweise mindestens ein Aktor (9, 10) vor­ gesehen sind, die an relevanten, schallsignalgeeigneten Stellen eingebettet oder an der Oberfläche der Rotor­ blätter (1, 2, 3) angebracht sind.22. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one sound / vibration receiver ( 11 , 12 ) and optionally at least one actuator ( 9 , 10 ) are seen before, which are embedded at relevant locations suitable for sound signals or on the surface the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) are attached.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren und Aktoren (9, 10, 11, 12) wahlweise vom Rotorblattfuß (8) ausgehende festinstallierte Si­ gnalleitungen (13 bis 16) und wahlweise Betriebsener­ gieversorgungsleitungen (53, 54) aufweisen.23. The device according to claim 22, characterized in that the sensors and actuators ( 9 , 10 , 11 , 12 ) optionally from the rotor blade base ( 8 ) outgoing permanently installed signal lines ( 13 to 16 ) and optionally operating power supply lines ( 53 , 54 ).
24. Einrichtung nach Anspruch 22 und/oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei fest im oder auf dem Rotorblatt (2, 3, 4) einge­ betteten Leitungen (13 bis 16) darin die Signale zu und von den Aktoren/Sensoren (9, 10,11, 12) vom und zum Ro­ torblattfuß (8) an jeweils einem Rotorblatt (1, 2, 3) übertragbar sind, wobei die Signal-Übertragung von der rotierenden Welle (6) zum Stator (17) in der Gondel (5) der Windkraftanlage (40) insbesondere mit einer analo­ gen oder digitalen Messsignal-Übertragungseinrichtung (20m, 21m, 22m) vorzugsweise auf Basis von Magnet- Wechselfeldern, Funkwellen- und/oder Lichtsignal- Übertragungsstrecken (57) erfolgt.24. Device according to claim 22 and / or 23, characterized in that in the case of lines ( 13 to 16 ) embedded in or on the rotor blade ( 2 , 3 , 4 ), the signals to and from the actuators / sensors ( 9 , 10 , 11 , 12 ) from and to the rotor blade base ( 8 ) are each transferable to a rotor blade ( 1 , 2 , 3 ), the signal transmission from the rotating shaft ( 6 ) to the stator ( 17 ) in the nacelle ( 5 ) of the wind turbine ( 40 ) in particular with an analog or digital measurement signal transmission device ( 20 m, 21 m, 22 m), preferably on the basis of alternating magnetic fields, radio wave and / or light signal transmission paths ( 57 ).
25. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungseinheit (20) Signalvor- bzw. Si­ gnalnachverarbeitungseinheiten zugeordnet sind, denen insbesondere Sender mit Encoder und Empfänger mit De­ coder vorgeschaltet sind.25. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transmission unit ( 20 ) are assigned signal preprocessing or signal postprocessing units, to which in particular transmitters with encoders and receivers with decoders are connected upstream.
26. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Auswerte-Einheit (23) ein dafür konfigu­ riertes und programmiertes Computersystem (24-37) ge­ hört, das mittels einer zugehörigen Betriebssystem- sowie Mess- und Auswertesoftware wahlweise Erregersignale erzeugt und zu den Aktoren (9, 10) sendet sowie Signale der Sensoren (11, 12) auswertet und durch Vergleich zwischen den gemessenen Spektren und den Spektren aus Spektrenbibliotheken, die vorzugsweise auf Massespeicher (30,32) abgelegt sind, zuzuordnenden Ro­ torblatt-Zustände sowie zugehörige Statussignale, Scha­ densinformationen und Betreiberhinweise ableitet, wobei Klima-Daten, die über die über eine Einheit (36) zur Übernahme von Klimadaten abrufbar sind sowie Anlagenbe­ triebsdaten, wie Drehzahl und Leistung, die über die Schnittstelle (37) zur Verfügung stehen, wahlweise be­ rücksichtig werden.26. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that to the evaluation unit ( 23 ) a configured and programmed computer system ( 24-37 ) is heard, which by means of an associated operating system as well as measurement and evaluation software selectively excitation signals generated and sent to the actuators ( 9 , 10 ) and evaluates signals from the sensors ( 11 , 12 ) and to be assigned by comparison between the measured spectra and the spectra from spectra libraries, which are preferably stored on mass storage devices ( 30 , 32 ), States and associated status signals, damage information and operator information are derived, whereby climate data, which can be called up via a unit ( 36 ) for transferring climate data, and system operating data, such as speed and power, are available via the interface ( 37 ) , optionally be considered.
27. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gebildeten Statussignale der Rotorblätter (1, 2, 3) und die zugehörigen Informationen über die Schnittstelle (37) an den Leitrechner (38) der Wind­ kraftanlage (40) übermittelt werden und dort der vor­ handenen Überwachung aufgeschaltet werden, wobei dort zusätzlich der Status der Rotorblätter (1, 2, 3) ange­ zeigt wird und, falls Schadzustände auftreten, die Schadstellen (39) am Rotorblatt (1, 2, 3) und/oder inner­ halb der Rotorblätter (1, 2, 3) in Form von Text, Tabel­ len oder Grafiken angezeigt und wahlweise zugeordnete sicherheitsbezogene Handlungsanweisungen und Regelungen automatisch eingeleitet oder der Bedienung zur Ausfüh­ rung vorgeschlagen werden, sowie mittel- oder langfri­ stige Wartungs- oder Reparatur-Maßnahmen angezeigt und deren Ausführung geprüft wird.27. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the status signals formed of the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) and the associated information are transmitted via the interface ( 37 ) to the control computer ( 38 ) of the wind power plant ( 40 ) and there the existing monitoring are activated, where the status of the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) is also displayed and, if damage occurs, the damaged areas ( 39 ) on the rotor blade ( 1 , 2 , 3 ) and / or internally half of the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) are displayed in the form of text, tables or graphics, and optionally assigned safety-related instructions and regulations are automatically initiated or suggested for operation, as well as medium or long-term maintenance or repair measures is displayed and its execution is checked.
28. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schall-/Impulssender (9) und ein erster Schall-/Schwingungsempfänger (11) ein erstes Aktor- /Sensorpaar für ein Flügel-Längssignal-Zusammenspiel bilden, während ein zweiter Sender (10) und ein zweiter Sensor (12) ein zweites Aktor-/Sensorpaar für ein Flü­ gel-Quersignal-Zusammenspiel darstellen.28. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a first sound / pulse transmitter ( 9 ) and a first sound / vibration receiver ( 11 ) form a first actuator / sensor pair for a wing-longitudinal signal interaction, while a second transmitter ( 10 ) and a second sensor ( 12 ) represent a second actuator / sensor pair for a wing-cross signal interaction.
29. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signal-/Hilfsenergie-Übertragungseinheit (20) mit der Auswerte-Einheit (23) verbunden ist.29. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the signal / auxiliary power transmission unit ( 20 ) is connected to the evaluation unit ( 23 ).
30. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte-Einheit (23) im Wesentlichen aus der zentralen Recheneinheit (24), aus einem Speicher (25), vorzugsweise einem MOS-Speicher, aus einer Bedienein­ heit (26) mit einem angeschlossenen Videoterminal (27), mit einer angeschlossenen Tastatur (28) und mit einem angeschlossenen Drucker (29), aus einer Wechselplatte (30), einer Floppy-Disk (31) und einem CD-ROM-Laufwerk (32), aus einem 6-kanaligen programmierbaren Schall- /Impulsgenerator (33) sowie aus einem 6-kanaligen pro­ grammierbaren Messignallempfänger (34) besteht, die über einen Bus (35) der zentralen Recheneinheit (24) miteinander verbunden sind, wobei am Bus (35) vorzugs­ weise eine Einheit (36) zur Übernahme von Klima-Daten, insbesondere von Windstärke und Temperatur sowie vor­ zugsweise eine Schnittstelle (37), mit der eine Kommu­ nikations-Verbindung zum übergeordneten Leitrechner (38) der Windkraftanlage (40) herstellbar ist, ange­ schlossen sind.30. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 23 ) essentially from the central processing unit ( 24 ), from a memory ( 25 ), preferably a MOS memory, from an operating unit ( 26 ) with a connected video terminal ( 27 ), with a connected keyboard ( 28 ) and with a connected printer ( 29 ), consisting of a removable disk ( 30 ), a floppy disk ( 31 ) and a CD-ROM drive ( 32 ), Consists of a 6-channel programmable sound / pulse generator ( 33 ) and a 6-channel programmable measurement signal receiver ( 34 ), which are connected to one another via a bus ( 35 ) of the central processing unit ( 24 ), with the bus ( 35 ) preferably a unit ( 36 ) for transferring climate data, in particular wind speed and temperature, and preferably an interface ( 37 ) with which a communication connection to the higher-level control computer ( 38 ) the wind turbine ( 40 ) can be manufactured, are connected.
31. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare Schall-/Impulsgenerator (33) über die Signalleitungen (13', 14) mit der Erregersi­ gnal-/Hilfsenergie-Übertragungseinheit (20a) verbunden ist und der programmierbare Messignallempfänger (34) über die Messsignalleitungen (15',16') mit der Mess­ signal-/Hilfsenergie-Übertragungseinheit (20m) in Ver­ bindung steht.31. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the programmable sound / pulse generator ( 33 ) via the signal lines ( 13 ', 14 ) with the Erregersi signal / auxiliary power transmission unit ( 20 a) and the programmable Measuring signal receiver ( 34 ) is connected to the measuring signal / auxiliary power transmission unit ( 20 m) via the measuring signal lines ( 15 ', 16 ').
32. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Massendatenspeicher, wie es die Fest­ platte (30) oder die CD-ROM (32) sind, digitalisierte Vergleichsspektren für die Rotorblätter (1, 2, 3) für verschiedene normale Betriebszustände sowie für Stö­ rungs- und Schadenszustände abgelegt sind, die aus Mes­ sungen an normalen und defekten Rotorblättern sowie aus Modellrechnungen vorzugsweise mit der FEM-Methode er­ halten werden, wobei Klimadaten, wie Luftgeschwindig­ keit, -temperatur und -feuchte sowie Anlagenbetriebsda­ ten, wie Drehzahl und Leistung, Parameter sein können.32. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that digitized comparison spectra for the rotor blades ( 1 , 2 , 3 ) for different on a mass data memory, such as the hard disk ( 30 ) or the CD-ROM ( 32 ) normal operating conditions as well as for malfunction and damage conditions are stored, which are obtained from measurements on normal and defective rotor blades and from model calculations, preferably using the FEM method, whereby climate data such as air speed, temperature and humidity as well as plant operating data, how speed and power can be parameters.
33. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signal-/Hilfsenergie-Übertragungseinrichtung (20) im Wesentlichen aus einer Sende- /Empfangseinrichtung (20a) in Richtung zu den Aktoren (9, 10) des Blattflügels (7) sowie aus einer Empfangs- /Sendeeinrichtung (20m) aus der Richtung der Sensoren (11, 12) des Blattflügels (7) besteht, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung (20a) und die Empfangs- /Sendeeinrichtung (20m) das signaltechnische Zusammen­ spiel im Bereich zwischen Rotor und Stator (17) betref­ fen, wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (20a) eine Erregersignal-/Hilfsenergie-Übertragungseinheit und die Empfangs-/Sendeeinrichtung (20m) eine Messsignal- /Hilfsenergie-Übertragungseinheit darstellen, die vor­ zugsweise eine Zweiteilung bezüglich der Anordnung auf/am Rotor und Stator (17) aufweisen, wobei auf dem Stator (17) die Statoreinheit (21) mit der Signalüber­ tragungs-Vorverarbeitungseinheit (21a) und der Si­ gnalübertragungs-Nachverarbeitungseinheit (21m) ange­ bracht sind und auf dem Rotor die Rotoreinheit (22) mit der Signalübertragungs-Vorverarbeitungseinheit (22m) und der Signalübertragungs-Nachverarbeitungseinheit (22a) angebracht sind.33. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the signal / auxiliary energy transmission device ( 20 ) essentially from a transmitting / receiving device ( 20 a) in the direction of the actuators ( 9 , 10 ) of the leaf wing ( 7 ) and (20 m) comprises a receiving / transmitting means from the direction of the sensors (11, 12) of the blade wing (7), wherein the transmitting / receiving means (20 a) and the receive / transmit device (20 m) the signal technology interplay (17) fen Subject Author in the area between the rotor and stator, illustrating the transmitting / receiving device (20 a) a Erregersignal- / auxiliary power transmitting unit and the receiving / transmitting means (20 m) of waveforms / power supply transfer unit , which preferably have a division into two with respect to the arrangement on / on the rotor and stator ( 17 ), the stator unit ( 21 ) with the signal transmission preprocessing unit on the stator ( 17 ) t ( 21 a) and the signal transmission post-processing unit ( 21 m) are attached and on the rotor, the rotor unit ( 22 ) with the signal transmission preprocessing unit ( 22 m) and the signal transmission post-processing unit ( 22 a) are attached.
34. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregersignal-/Hilfsenergie-Übertragungsein­ heit (20a) mit einer Signalübertragungs- Vorverarbeitungseinheit (Encoder und Sender) (21a) auf einem Statorteil und die Signalübertragungs- Nachverarbeitungseinheit (Empfänger und Decoder) (22a) auf einem Rotorteil mit den Aktorsignalleitungen (13, 14) des Rotorblatts (1) und den Aktorsignalaus­ gangs-Leitungen (13', 14'), die zur Auswerte-Einheit (23) gehören, in Verbindung stehen.34. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the excitation signal / auxiliary energy transmission unit ( 20 a) with a signal transmission preprocessing unit (encoder and transmitter) ( 21 a) on a stator part and the signal transmission post-processing unit (receiver and decoder) ( 22 a) on a rotor part with the actuator signal lines ( 13 , 14 ) of the rotor blade ( 1 ) and the actuator signal output lines ( 13 ', 14 '), which belong to the evaluation unit ( 23 ), are connected .
35. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignal-/Hilfsenergie-Übertragungseinheit (20m) mit einer Signalübertragungs-Vorverarbeitungs­ einheit (Encoder und Sender) auf einem Rotorteil (22m) und die Signalübertragungs-Nachverarbeitungseinheit (Empfänger und Decoder) auf dem Statorteil (21m) mit den Sensor-Messsignalleitungen (15, 16) des Rotorblattes (1) und den Messsignaleingangs-Leitungen (15', 16'), die zur Auswerte-Einheit (23) führen, in Verbindung stehen.35. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measurement signal / auxiliary power transmission unit ( 20 m) with a signal transmission preprocessing unit (encoder and transmitter) on a rotor part ( 22 m) and the signal transmission post-processing unit (receiver and decoder) on the stator part ( 21 m) with the sensor measurement signal lines ( 15 , 16 ) of the rotor blade ( 1 ) and the measurement signal input lines ( 15 ', 16 '), which lead to the evaluation unit ( 23 ) stand.
36. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Signalübertragungs-Vorverarbeitungs­ einheiten und den Signalübertragungs-Nachverarbeitungs­ einheiten (21a-22a; 22m-21m) jeweils Übertragungsstrec­ ken (57) vorhanden sind, in denen die Informatio­ nen/Signale und die Energie/Signale vorzugsweise auf der Basis von Magnet-Wechselfeldern, Funkwellen und/oder Lichtsignalen übermittelt werden.36. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that between the signal transmission preprocessing units and the signal transmission postprocessing units ( 21 a- 22 a; 22 m- 21 m) transmission paths ( 57 ) are present, in which the information / signals and the energy / signals are preferably transmitted on the basis of alternating magnetic fields, radio waves and / or light signals.
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