EP3286431A1 - Method and device for determining a position of defects or damage on rotor blades of a wind turbine in an installed state - Google Patents

Method and device for determining a position of defects or damage on rotor blades of a wind turbine in an installed state

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Publication number
EP3286431A1
EP3286431A1 EP16717628.8A EP16717628A EP3286431A1 EP 3286431 A1 EP3286431 A1 EP 3286431A1 EP 16717628 A EP16717628 A EP 16717628A EP 3286431 A1 EP3286431 A1 EP 3286431A1
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EP
European Patent Office
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damage
wind turbine
rotor blade
localization instrument
defect
Prior art date
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Pending
Application number
EP16717628.8A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jochen Aderhold
Otto Lutz
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3286431A1 publication Critical patent/EP3286431A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
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    • F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • F05B2240/2211—Rotors for wind turbines with horizontal axis of the multibladed, low speed, e.g. "American farm" type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8854—Grading and classifying of flaws
    • G01N2021/8861—Determining coordinates of flaws
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the position of defects or damage to rotor blades of a wind power plant in the installed state.
  • Rotor blades of wind turbines are highly stressed components and must be regularly examined for structural defects or damage. If faults or damage are found, a repair may be necessary. Inspection measures and repair measures are preferably performed directly on the wind turbine, which means that the rotor blades are inspected and repaired when installed on the wind turbine. This saves the costly disassembly of the rotor blades for examination purposes. For the investigation as well as the repair, various access techniques are known, in particular hoists, workstation shapes and the rappelling of industrial climbers on the so-called nacelle and the hub along the rotor blades.
  • Common inspection techniques include visual inspection and tapping with a hammer.
  • the distance of the defect or the damage of the flange of the rotor blade has established.
  • a determination of the position of the defect or the damage is difficult to perform, especially with the use of industrial climbers and with great inaccuracies and a variety of possibilities for errors are overdone.
  • An accurate, simple and error-free method and a device for determining the position of the defects or damage are therefore desirable.
  • DE 10 2011 051 205 A1 relates to a system and a method for testing wind power plants with a test system which is moved along the tower of the wind power plants by means of a so-called climbing device.
  • a test apparatus mounted on the climbing apparatus is a test apparatus, the test apparatus being configured to inspect the rotor blades for signs or damage.
  • the test apparatus has a position determining apparatus capable of detecting the position of the signs or damages.
  • the information relating to the position of the climbing device on the tower is converted into information relating to the corresponding position of the mark or damage along the length of the rotor blade.
  • a measuring device is provided which calculates the distance to the hub.
  • the position-determining apparatus can determine the position of the test apparatus via a GPS system. Together with other data, such as the height of the tower and the length of the rotor blade, the position of the damage along the course of the rotor blade can be calculated.
  • EP 1 930 722 A1 relates to a method for non-destructive testing of a workpiece, in particular a rotor blade of a wind power plant, for example via optical methods or ultrasound probes.
  • the test method can be performed manually or with a tool, the test arrangement comprising a test probe equipped with a transponder for a positioning system.
  • a GPS in particular in differential GPS can be used. The exact size and shape of the rotor blade is either detected locally or is known by the manufacturer. The position of the probe is carried out by a triangulation method or the GPS determination.
  • DE 10 2011 017 564 A1 relates to a method and a system for checking a surface for material defects with an aircraft, which flies along a surface of a rotor blade and can detect defects on the surface via a camera.
  • the aircraft is equipped with a position sensor and a Provided testing device, with GPS sensors can be used for position measurement.
  • WO 2010/051278 A1 relates to a method for inspecting rotor blades on wind turbines with an aircraft, in which the aircraft can determine the position relative to the rotor blade via GPS signals.
  • EP 2 527 649 B1 relates to a method for testing components of a wind turbine which is carried out by means of unmanned aerial vehicles using GPS data for remote control.
  • WO 2005/068834 A1 relates to a method for monitoring the operation of wind power plants, in which GPS receivers are attached to rotor blades. The position of the rotor blades is determined by means of GPS via the receivers in order to be able to control the operation.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device with which it is possible to easily and precisely localize damage to rotor blades in the installed state, so that the errors or damage can be precisely retrieved.
  • the method for determining the position of defects or damage to rotor blades of a wind turbine when installed envisages that a localization instrument is guided along the rotor blade and detects the fault or damage, wherein the localization instrument has a GPS module via which the GPS data of the localization instrument are detected at the defect or damage, also the position of the - - Wind turbine investigated detected by the GPS module and based on the position data of the wind turbine, the hub height of the wind turbine is queried from a database, then the distance of the misalignment or damage to the rotor blade of the hub from the difference of the GPS data of the localization instrument and the Hub height of the wind turbine as a function of the rotor blade position calculated in an evaluation.
  • the localization instrument guided along the rotor blade can automatically detect the defect or damage, alternatively the localization instrument is manually guided along the rotor blade and activated by an examiner. Based on the GPS data of the localization instrument at the defect, it is possible to infer the position of the investigated wind turbine.
  • the necessary information from wind turbines are stored in a database, for example in a real estate cadastre, in which the required information about the wind turbines can be queried together with their constructive data on the basis of the position data if necessary.
  • the data of the wind turbines are stored in the localization instrument or a separate external database and can be queried on the type of wind turbine, the design features such as the hub height above ground or above sea level.
  • the position of the defect or damage to the rotor blade is then calculated from the difference of the GPS data of the localization instrument and the hub height of the wind turbine as a function of the rotor blade position in an evaluation device.
  • the rotor blade position is either detected automatically by the wind turbine control or can be entered as the parameter to be entered before or during the investigation.
  • the localization instrument is equipped with a camera and / or voice recorder and the defects or damages are photographed and / or commented, the GPS data of the localization instrument being assigned to the respective photograph or voice recording, preferably assigned automatically become.
  • the localization instrument a camera, in particular a digital camera and a module for voice recording contains, which is preferably wirelessly connected to a microphone, such as a throat microphone, which carries the examiner.
  • the examiner can document found errors with photos taken with the camera as well as spoken comments. All photos and voice recordings are automatically or on command of the examiner marked with the position at the moment of recording and associated with the respective GPS data, so that a photo documentation together with a language rating of the defects or defects is present.
  • the GPS data of the localization instrument are determined by a differential measurement system with permanently installed reference stations, whereby a position determination of the localization instrument can be achieved with a very high accuracy, without the need for a separate, own Lüsen- the to install and set up, which makes the practical implementation of the measurement much easier.
  • the localization instrument determines the exact location of the wind turbine.
  • Several additional position transmitters and at least one receiver are required for the GPS-based differential measurement system, which makes it possible, by offsetting the respective signals, to position the receiver, which is accommodated for example in the localization instrument, relative to the position transmitter or position transmitters can be determined to a few centimeters.
  • the hub height of the wind power plant can be retrieved from a central database in which the plant geometry and in particular the hub height of the wind turbine are recorded. Retrieving the data regarding the hub height of the wind turbine investigated on the basis of the GPS data of the localization instrument increases the degree of automation and thus the security against incorrect operations or incorrect entries.
  • thermographic camera At the localization instrument, a thermographic camera, an ultrasonic sensor, a terahertz spectroscope and / or a tomograph can be arranged be to make a suitable investigation of the rotor blade.
  • the examination can be carried out purely optically on the basis of a thermography examination, an ultrasound examination, a terahertz spectroscopy or a tomography, for example a computed tomography.
  • only such examination devices are used in the localization instrument, which make it possible to handle and guide the localization instrument along the rotor blade surface.
  • the distance of the defect or the damage can be calculated in the localization instrument and stored therein or transmitted to an evaluation device in which the position of the defect or damage relative to the hub, ie the distance of the defect from the hub flange is calculated, for example by vector addition.
  • a simplification of the calculation results when the rotor blade is examined in a vertical position, ie in a position in which the investigated rotor blade is aligned parallel to the direction of gravity or to the usually vertically oriented masts of the wind turbine. If there is a different angular position during the measurement, the necessary correction factor can be calculated via an angle function.
  • the angular position of the rotor blade can be transmitted to a defined reference direction, in particular to the vertical, before the examination with the localization instrument of the evaluation device.
  • the angular position can be done automatically via an image analysis, if a photograph of the position of the examined rotor blade has been made.
  • a development of the invention provides that an automatic defect detection or damage detection takes place and the removal of the defect or damage from the hub is automatically determined and stored. This can be done, for example, by comparing the recorded rotor blade surface by means of a camera, thermographic camera, ultrasonic sensor or a whose examination device and a given appearance o- a default made. If optically visible cracks are detected, this can trigger an automatic storage of the associated GPS data to the detected defect, analogously, the position of a thermographic inconsistency or a deviation in the sound transmission behavior is automatically detected and detected as a defect and with the respective GPS -Information from which in turn the removal of the defect or damage to the hub is determined and stored.
  • the localization instrument is guided along the rotor blade at a constant distance from the rotor surface in order to allow reproducible results and comparisons with measured value presets or comparison data or to avoid assignment errors due to radii of curvature or parallax errors.
  • the device according to the invention for carrying out the method described above provides that a localization instrument which can be moved along an installed rotor blade of a wind turbine has a GPS module and is connected to an evaluation unit which has access to a database with design data of the wind turbine investigated in which the distance or the distance of a defect or damage from the hub is calculated from the difference of the GPS data of the localization instrument and the hub height of the wind turbine.
  • the evaluation unit can be connected to the localization instrument via a wireless connection; alternatively, the evaluation unit can be integrated in the localization instrument, which can be designed as a freehand-guided instrument, whereby, after calculating the distance of the defect or damage from the hub, this value can be found in FIG Localization instrument stored or transmitted to a decentralized evaluation wirelessly.
  • a camera, a thermographic camera, a recording device, an ultrasonic sensor, a terahertz spectroscope and / or a tomograph to be able to check the rotor blade by optical, thermographic, ultrasound-based, terahertz-based or tomographic examinations.
  • Via the voice recording device it is possible for the examiner to give and add comments on the damaged area, so that improved retrievability is ensured. Through the voice comments it is possible to improve the quality of the repair without the examiner having to be present at the repair.
  • a transmitter and / or memory for the GPS data can be arranged on the localization instrument, and the calculated distances of the respective defects from the hub can also be stored in the memory.
  • a receiver and an evaluation device can be arranged in order to be able to receive and evaluate externally stored data on the basis of a database query which is carried out on the basis of the existing GPS data.
  • the data of the wind turbine based on the existing GPS data from a real estate cadastre of the wind turbines are queried, along with the types or geometries of the hub height above normal zero or other reference altitude is determined, and on the basis of this data can then a centimeter accurate location of the malposition or damage occurs.
  • the single FIGURE shows a schematic representation of a wind turbine 1 with a tower 2, at the upper end of which a so-called nacelle 3 is arranged.
  • a nacelle 3 In the nacelle 3 there is usually a generator, via which kinetic energy is converted into electrical energy.
  • a rotor with a plurality of rotor blades 4 is rotatably mounted, the rotor blades 4 are fixed to a hub 34.
  • three rotor blades 4 are fixed to the hub 34, the hub 34 is located in the center of the rotor blades 4. Im Operation of the wind turbine 1 may cause damage to the rotor blades 4.
  • a localization instrument 5 is guided in the installed state of the rotor blade 4 at this. This can be done by guiding the localization instrument 5, for example, on a carriage or a sliding device along the rotor blade 4 from the hub 34, when the rotor blade to be examined is in a vertical position, ie in a position in which the longitudinal extension of the rotor blade Rotor blade 4 is oriented in the direction of gravity.
  • the localization instrument 5 can also be moved from the tip of the rotor blade 4 in the direction of the hub 34 as well.
  • the localization instrument 5 will be guided along, for example, an industrial climber on the rotor blade surface, it is also possible that a device is attached to the respective rotor blade 4, with the localization instrument 5 remotely or automatically without direct handling by a mechanic in Longitudinal extension over the rotor blade 4 is moved.
  • the localization instrument 5 can be guided along the rotor blade 4 from a working platform.
  • a GPS module 6 is arranged, via which the respective position data or GPS data of the localization instrument 5 are permanently detected or triggered or requested.
  • the position data of the localization instrument 5, which abut on a defect or damage to the rotor blade 4, are detected by the localization instrument 5 and assigned either automatically or by an operator of the respective defect and either evaluated by the localization instrument 5 itself or transmitted to an evaluation device 8.
  • the defect or damage as such can also be detected automatically, for example via an automatic image analysis.
  • the evaluation device 8 can be located in the immediate vicinity of the localization instrument 5, for example on a working platform, in the area of the nacelle 3, of the tower 2 or on the ground in the vicinity of the wind power plant 1.
  • the GPS data is then transmitted either via data line or wirelessly, for example via a radio signal, to the evaluation device 8.
  • the evaluation device 8 positioned in a central office, so that a central evaluation of the respective location data and possibly also damage can be done.
  • the data transmission then takes place by radio or with another way of wireless data transmission.
  • the localization instrument 5 can be equipped with damage detection devices, for example with a camera, a thermographic camera, a voice recorder, an ultrasound sensor, a terahertz spectroscope or a tomograph or another detection device.
  • damage detection devices for example with a camera, a thermographic camera, a voice recorder, an ultrasound sensor, a terahertz spectroscope or a tomograph or another detection device.
  • a rating of the examining person can be added via the voice recording device, so that both the damage image and the position of the defect or damage can be described in more detail.
  • the wind power plant 1 is first identified on the basis of the GPS data of the localization instrument 5 by means of a database query in a wind power plant cadastre.
  • a coordinate origin 7 which is the base or reference station for the method and the device for determining the position of the defects or damage to a rotor blade 4
  • the position of the tower center t is first assigned from a database, for example the wind power plant cadastre of the wind turbine 1 investigated and the position vector ⁇ ? calculated.
  • the hub height n is also known from technical data sheets and the database, as is the distance g from the tower center to the hub 34, so that a vector train from the vector between the origin or the reference station 7 and the tower center t, the hub height n and the distance from the tower center t at the level of the hub 34 to the hub 34 is known.
  • the location of the defect or damage as the distance or distance d from the hub 34 to the damaged area allows easy locating or retrieval of the defect or damage to the rotor blade 4, if this must be removed for maintenance or repair.
  • the dismantling and repair may be carried out as part of a regular maintenance, if the damage or defect is not so serious that it must be repaired immediately.
  • the retrievability of the damage or defect is facilitated and it can be made in subsequent investigations comparisons to any existing damage progress and a damage log book created. If the position of the rotor blade 4 deviates from the vertical, a correction factor must be calculated using the circular function.

Abstract

The invention relates to a method and a device for determining the position of defects or damage on rotor blades (4) of a wind turbine (1) in an installed state, comprising the steps: a. a localisation instrument (5) is guided along the rotor blade (4) and the defect or damage is detected; b. the localisation instrument (5) has a GPS module (6) by means of which the GPS data of the localisation instrument (5) is detected at the defect or damage; c. the position of the investigated wind turbine (1) is detected by means of the GPS module (6); d. using the position data of the wind turbine (1), the hub height (n) of the wind turbine (1) is retrieved from a database and the distance (d) of the defect or damage of the rotor blade (4) from the hub (34) is calculated in an evaluation unit (8) from the difference between the GPS data of the localisation instrument (5) and the hub height (n) of the wind turbine and in accordance with the rotor blade position.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Position von Fehlstellen oder Schädigungen an Rotorblättern einer Windkraftanlage in eingebautem Zustand Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position von Fehlstellen oder Schädigungen an Rotorblättern einer Windkraftanlage in eingebautem Zustand.  The invention relates to a method and a device for determining the position of defects or damage to rotor blades of a wind power plant in the installed state.
Rotorblätter von Windkraftanlagen sind hochbelastete Bauteile und müssen re- gelmäßig auf strukturelle Fehler oder Schädigungen hin untersucht werden. Falls Fehler oder Schädigungen gefunden werden, ist gegebenenfalls eine Reparatur durchzuführen. Inspektionsmaßnahmen und Reparaturmaßnahmen werden vorzugsweise direkt an der Windkraftanlage vorgenommen, was bedeutet, dass die Rotorblätter in eingebautem Zustand an der Windkraftanlage untersucht und re- pariert werden. Dies erspart die sehr aufwendige Demontage der Rotorblätter zu Untersuchungszwecken. Für die Untersuchung ebenso für die Reparatur sind verschiedene Zugangstechniken bekannt, insbesondere Hublifte, Arbeitsplatzformen und das Abseilen von Industriekletterern über die sogenannte Gondel und die Nabe an den Rotorblättern entlang. Rotor blades of wind turbines are highly stressed components and must be regularly examined for structural defects or damage. If faults or damage are found, a repair may be necessary. Inspection measures and repair measures are preferably performed directly on the wind turbine, which means that the rotor blades are inspected and repaired when installed on the wind turbine. This saves the costly disassembly of the rotor blades for examination purposes. For the investigation as well as the repair, various access techniques are known, in particular hoists, workstation shapes and the rappelling of industrial climbers on the so-called nacelle and the hub along the rotor blades.
Gängige Inspektionstechniken sind eine visuelle Inspektion sowie das Abklopfen mit einem Hammer. Bei allen Inspektionstechniken vor Ort ist es wichtig, die Position eines gefundenen Fehlers festzustellen und zu dokumentieren, um den Fehler für eine Reparatur wieder auffinden zu können. Als übliche Bezugsgröße hat sich der Abstand der Fehlstelle oder der Schädigung von dem Flansch des Rotorblattes etabliert. Eine Positionsbestimmung der Fehlstelle oder der Schädigung ist jedoch insbesondere beim Einsatz von Industriekletterern schwierig durchzuführen und mit großen Ungenauigkeiten und einer Vielzahl von Fehlermöglichkeiten überhaftet. Ein genaues, einfaches und fehlerfreies Verfahren sowie eine Vor- richtung zur Positionsbestimmung der Fehlstellen oder Schädigungen sind daher wünschenswert. Common inspection techniques include visual inspection and tapping with a hammer. In all on-site inspection techniques, it is important to identify and document the location of a fault found in order to recover the fault for a repair. As usual reference, the distance of the defect or the damage of the flange of the rotor blade has established. However, a determination of the position of the defect or the damage is difficult to perform, especially with the use of industrial climbers and with great inaccuracies and a variety of possibilities for errors are overdone. An accurate, simple and error-free method and a device for determining the position of the defects or damage are therefore desirable.
Die DE 10 2011 051 205 A1 betrifft ein System und ein Verfahren zur Prüfung von Windkraftanlagen mit einem Prüfsystem, das entlang des Turmes der Windkraft- anlagen mittels einer sogenannten Klettervorrichtung verfahren wird. An der Klettervorrichtung ist eine Prüfvorrichtung angeordnet, wobei die Prüfvorrichtung dafür konfiguriert ist, die Rotorblätter auf Anzeichen oder Schäden hin zu untersuchen. Die Prüfvorrichtung weist eine Lagebestimmungsapparatur auf, die in der Lage ist, die Position der Anzeichen oder Schäden zu ermitteln. Dazu wird die Information bezüglich der Position der Klettervorrichtung auf dem Turm in eine Information bezüglich der entsprechenden Lage des Anzeichens oder Schadens entlang der Länge des Rotorblattes umgewandelt. Es ist eine Messvorrichtung vorgesehen, die den Abstand zu der Nabe errechnet. Darüber hinaus kann die Lagebestimmungsapparatur über ein GPS-System die Position der Prüfvorrich- tung bestimmen. Zusammen mit anderen Daten, wie zum Beispiel der Höhe des Turmes und der Länge des Rotorblattes, kann die Lage des Schadens entlang des Verlaufs des Rotorblattes errechnet werden. DE 10 2011 051 205 A1 relates to a system and a method for testing wind power plants with a test system which is moved along the tower of the wind power plants by means of a so-called climbing device. Mounted on the climbing apparatus is a test apparatus, the test apparatus being configured to inspect the rotor blades for signs or damage. The test apparatus has a position determining apparatus capable of detecting the position of the signs or damages. For this purpose, the information relating to the position of the climbing device on the tower is converted into information relating to the corresponding position of the mark or damage along the length of the rotor blade. A measuring device is provided which calculates the distance to the hub. In addition, the position-determining apparatus can determine the position of the test apparatus via a GPS system. Together with other data, such as the height of the tower and the length of the rotor blade, the position of the damage along the course of the rotor blade can be calculated.
Die EP 1 930 722 A1 betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Werkstückes, insbesondere eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, beispielsweise über optische Verfahren oder Ultraschallsonden. Das Testverfahren kann manuell oder mit einem Werkzeug durchgeführt werden, wobei die Testanordnung eine Testsonde umfasst, die mit einem Transponder für ein Positioniersystem ausgestattet ist. Ebenso kann ein GPS, insbesondere in differentielles GPS ein- gesetzt werden. Die exakte Größe und Form des Rotorblattes wird entweder lokal erfasst oder ist durch den Hersteller bekannt. Die Position der Messsonde wird über ein Triangulationsverfahren oder die GPS-Bestimmung durchgeführt. EP 1 930 722 A1 relates to a method for non-destructive testing of a workpiece, in particular a rotor blade of a wind power plant, for example via optical methods or ultrasound probes. The test method can be performed manually or with a tool, the test arrangement comprising a test probe equipped with a transponder for a positioning system. Likewise, a GPS, in particular in differential GPS can be used. The exact size and shape of the rotor blade is either detected locally or is known by the manufacturer. The position of the probe is carried out by a triangulation method or the GPS determination.
Die DE 10 2011 017 564 A1 betrifft ein Verfahren und ein System zum Überprüfen einer Oberfläche auf Materialfehler mit einem Fluggerät, das entlang einer Oberfläche eines Rotorblattes entlang fliegt und über eine Kamera Fehlstellen an der Oberfläche erfassen kann. Das Fluggerät ist mit einem Positionssensor und einer Prüfeinrichtung versehen, wobei zur Positionsmessung auch GPS-Sensoren verwendet werden können. DE 10 2011 017 564 A1 relates to a method and a system for checking a surface for material defects with an aircraft, which flies along a surface of a rotor blade and can detect defects on the surface via a camera. The aircraft is equipped with a position sensor and a Provided testing device, with GPS sensors can be used for position measurement.
Die WO 2010/051278 A1 betrifft ein Verfahren zur Inspektion von Rotorblättern an Windkraftanlagen mit einem Fluggerät, bei dem das Fluggerät die Position relativ zu dem Rotorblatt über GPS-Signale festlegen kann. WO 2010/051278 A1 relates to a method for inspecting rotor blades on wind turbines with an aircraft, in which the aircraft can determine the position relative to the rotor blade via GPS signals.
Die EP 2 527 649 B1 betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Komponenten eines Windrades, das mittels unbemannter Flugobjekte ausgeführt wird, wobei GPS- Daten für die Fernsteuerung verwendet werden. EP 2 527 649 B1 relates to a method for testing components of a wind turbine which is carried out by means of unmanned aerial vehicles using GPS data for remote control.
Die WO 2005/068834 A1 betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Betriebes von Windkraftanlagen, bei dem GPS-Empfänger an Rotorblättern befestigt sind. Über die Empfänger wird mittels GPS die jeweilige Position der Rotorblätter er- mittelt, um den Betrieb steuern zu können. WO 2005/068834 A1 relates to a method for monitoring the operation of wind power plants, in which GPS receivers are attached to rotor blades. The position of the rotor blades is determined by means of GPS via the receivers in order to be able to control the operation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der es möglich ist, Schäden an Rotorblättern im eingebauten Zustand einfach und präzise zu verorten, so dass die Fehler oder Schädigungen präzise wieder auffindbar sind. The object of the present invention is to provide a method and a device with which it is possible to easily and precisely localize damage to rotor blades in the installed state, so that the errors or damage can be precisely retrieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruches und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin- dung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie in der Figur offenbart. According to the invention this object is achieved by a method having the features of the main claim and a device having the features of the independent claim. Advantageous embodiments and further developments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and in the figure.
Das Verfahren zur Bestimmung der Position von Fehlstellen oder Schädigungen an Rotorblättern einer Windkraftanlage im eingebauten Zustand sieht vor, dass ein Lokalisierungsinstrument an dem Rotorblatt entlang geführt wird und die Fehl- stelle oder Schädigung erfasst, wobei das Lokalisierungsinstrument ein GPS- Modul aufweist, über das die GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes an der Fehlstelle oder der Schädigung erfasst werden, ebenfalls wird die Position der - - untersuchten Windkraftanlage über das GPS-Modul erfasst und anhand der Positionsdaten der Windkraftanlage wird die Nabenhöhe der Windkraftanlage aus einer Datenbank abgefragt, anschließend wird die Entfernung der Fehistelle oder Schädigung des Rotorblattes von der Nabe aus der Differenz der GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes und der Nabenhöhe der Windkraftanlage in Abhängigkeit von der Rotorblattstellung in einer Auswerteeinrichtung errechnet. Das an dem Rotorblatt entlang geführte Lokalisierungsinstrument kann die Fehlstelle o- der Schädigung automatisch erfassen, alternativ wird das Lokalisierungsinstrument manuell an dem Rotorblatt entlang geführt und von einer untersuchenden Person aktiviert. Anhand der GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes an der Fehlstelle ist es möglich, auf die Position der untersuchten Windkraftanlage rückzuschließen. Die notwendigen Informationen von Windkraftanlagen sind in einer Datenbank gespeichert, beispielsweise in einem Liegenschaftskataster, in dem die benötigten Informationen zu den Windkraftanlagen ggf. zusammen mit ihren konstruktiven Daten anhand der Positionsdaten abgefragt werden können. Neben einer Abfrage aus einer zentralen Datenbank ist es möglich, dass die Daten der Windkraftanlagen in dem Lokalisierungsinstrument oder einer separaten externen Datenbank gespeichert sind und anhand des Typs der Windkraftanlage die Konstruktionsmerkmale wie die Nabenhöhe über Grund oder über Normalnull abge- fragt werden können. Die Position der Fehlstelle oder Schädigung des Rotorblattes wird dann aus der Differenz der GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes und der Nabenhöhe der Windkraftanlage in Abhängigkeit von der Rotorblattstellung in einer Auswerteeinrichtung errechnet. Die Rotorblattstellung wird entweder automatisch über die Steuerung der Windkraftanlage erfasst oder kann vor oder während der Untersuchung als einzugebender Parameter eingegeben werden. The method for determining the position of defects or damage to rotor blades of a wind turbine when installed envisages that a localization instrument is guided along the rotor blade and detects the fault or damage, wherein the localization instrument has a GPS module via which the GPS data of the localization instrument are detected at the defect or damage, also the position of the - - Wind turbine investigated detected by the GPS module and based on the position data of the wind turbine, the hub height of the wind turbine is queried from a database, then the distance of the misalignment or damage to the rotor blade of the hub from the difference of the GPS data of the localization instrument and the Hub height of the wind turbine as a function of the rotor blade position calculated in an evaluation. The localization instrument guided along the rotor blade can automatically detect the defect or damage, alternatively the localization instrument is manually guided along the rotor blade and activated by an examiner. Based on the GPS data of the localization instrument at the defect, it is possible to infer the position of the investigated wind turbine. The necessary information from wind turbines are stored in a database, for example in a real estate cadastre, in which the required information about the wind turbines can be queried together with their constructive data on the basis of the position data if necessary. In addition to a query from a central database, it is possible that the data of the wind turbines are stored in the localization instrument or a separate external database and can be queried on the type of wind turbine, the design features such as the hub height above ground or above sea level. The position of the defect or damage to the rotor blade is then calculated from the difference of the GPS data of the localization instrument and the hub height of the wind turbine as a function of the rotor blade position in an evaluation device. The rotor blade position is either detected automatically by the wind turbine control or can be entered as the parameter to be entered before or during the investigation.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Lokalisierungsinstrument mit einer Kamera und/oder Sprachaufzeichnungseinrichtung ausgestattet ist und die Fehlstellen oder Schädigungen fotografiert und/oder kommentiert werden, wobei die GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes dem jeweiligen Foto oder der Sprachaufzeichnung zugeordnet werden, vorzugsweise automatisch zugeordnet werden. Dazu ist es vorgesehen, dass das Lokalisierungsinstrument eine Kamera, insbesondere eine Digitalkamera sowie ein Modul zur Sprachaufzeichnung enthält, das vorzugsweise drahtlos mit einem Mikrophon, beispielsweise einem Kehlkopfmikrophon, verbunden ist, das die untersuchende Person trägt. Die untersuchende Person kann aufgefundene Fehler durch Fotos mit der Kamera sowie durch gesprochene Kommentare dokumentieren. Alle Fotos und Sprachaufzeich- nungen werden automatisch oder auf Befehl der untersuchenden Person hin mit der Position im Augenblick der Aufnahme gekennzeichnet und den jeweiligen GPS-Daten zugeordnet, so dass eine Fotodokumentation zusammen mit einer Sprachbewertung der Fehler der Fehlstellen oder Schädigungen vorliegt. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes über ein differentielles Messsystem mit permanent installierten Referenzstationen ermittelt, wodurch eine Positionsbestimmung des Lokalisierungsinstrumentes mit einer sehr hohen Genauigkeit erreicht werden kann, ohne dass die Notwendigkeit besteht, einen separaten, eigenen Lagesen- der zu installieren und einzurichten, was die praktische Durchführung der Messung wesentlich erleichtert. Das Lokalisierungsinstrument ermittelt den genauen Standort der Windkraftanlage. Für das differentielle Messsystem auf GPS-Basis werden mehrere zusätzliche Lagesender und zumindest ein Empfänger benötigt, wodurch es möglich wird, durch eine Verrechnung der jeweiligen Signale die Po- sition des Empfängers, der beispielsweise im Lokalisierungsinstrument untergebracht ist, relativ zu dem Lagesender oder den Lagesendern auf einige Zentimeter genau bestimmt werden kann. A development of the invention provides that the localization instrument is equipped with a camera and / or voice recorder and the defects or damages are photographed and / or commented, the GPS data of the localization instrument being assigned to the respective photograph or voice recording, preferably assigned automatically become. For this purpose, it is provided that the localization instrument a camera, in particular a digital camera and a module for voice recording contains, which is preferably wirelessly connected to a microphone, such as a throat microphone, which carries the examiner. The examiner can document found errors with photos taken with the camera as well as spoken comments. All photos and voice recordings are automatically or on command of the examiner marked with the position at the moment of recording and associated with the respective GPS data, so that a photo documentation together with a language rating of the defects or defects is present. In an advantageous development of the invention, the GPS data of the localization instrument are determined by a differential measurement system with permanently installed reference stations, whereby a position determination of the localization instrument can be achieved with a very high accuracy, without the need for a separate, own Lagesen- the to install and set up, which makes the practical implementation of the measurement much easier. The localization instrument determines the exact location of the wind turbine. Several additional position transmitters and at least one receiver are required for the GPS-based differential measurement system, which makes it possible, by offsetting the respective signals, to position the receiver, which is accommodated for example in the localization instrument, relative to the position transmitter or position transmitters can be determined to a few centimeters.
Die Nabenhöhe der Wind kraftan läge kann aus einer zentralen Datenbank abge- rufen werden, in der die Anlagengeometrie und insbesondere die Nabenhöhe der Windkraftanlage verzeichnet sind. Das Abrufen der Daten hinsichtlich der Nabenhöhe der untersuchten Windkraftanlage auf der Basis der GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes erhöht den Automatisierungsgrad und dadurch die Sicherheit gegen Fehlbedienungen oder Falscheingaben. The hub height of the wind power plant can be retrieved from a central database in which the plant geometry and in particular the hub height of the wind turbine are recorded. Retrieving the data regarding the hub height of the wind turbine investigated on the basis of the GPS data of the localization instrument increases the degree of automation and thus the security against incorrect operations or incorrect entries.
An dem Lokalisierungsinstrument können eine Thermographiekamera, ein Ultraschallsensor, ein Terahertz-Spektroskop und/oder ein Tomograph angeordnet sein, um eine geeignete Untersuchung des Rotorblattes vorzunehmen. Die Untersuchung kann rein optisch auf Basis einer Thermographieuntersuchung, einer Ultraschalluntersuchung, einer Terahertz-Spektroskopie oder einer Tomographie, beispielsweise eine Computertomographie, ausgeführt werden. Bevorzugt wer- den nur solche Untersuchungseinrichtungen in dem Lokalisierungsinstrument verwendet, die eine Handhabbarkeit und eine Handführbarkeit des Lokalisierungsinstrumentes entlang der Rotorblattoberfläche ermöglichen. At the localization instrument, a thermographic camera, an ultrasonic sensor, a terahertz spectroscope and / or a tomograph can be arranged be to make a suitable investigation of the rotor blade. The examination can be carried out purely optically on the basis of a thermography examination, an ultrasound examination, a terahertz spectroscopy or a tomography, for example a computed tomography. Preferably, only such examination devices are used in the localization instrument, which make it possible to handle and guide the localization instrument along the rotor blade surface.
Der Abstand der Fehlstelle oder der Schädigung kann in dem Lokalisierungs- Instrument errechnet und darin gespeichert oder aber einer Auswerteeinrichtung übermittelt werden, in der die Position der Fehlstelle oder Schädigung relativ zu der Nabe, also der Abstand der Fehlstelle von dem Nabenflansch, errechnet wird, beispielsweise durch Vektoraddition. Eine Vereinfachung der Berechnung ergibt sich, wenn das Rotorblatt in einer senkrechten Stellung untersucht wird, also in einer Stellung, in der das untersuchte Rotorblatt parallel zur Schwerkraftrichtung oder zu dem in der Regel senkrecht orientierten Masten der Windkraftanlage ausgerichtet ist. Sofern eine davon abweichende Winkelstellung bei der Messung vorliegt, kann der notwendige Kor- rekturfaktor über eine Winkelfunktion errechnet werden. The distance of the defect or the damage can be calculated in the localization instrument and stored therein or transmitted to an evaluation device in which the position of the defect or damage relative to the hub, ie the distance of the defect from the hub flange is calculated, for example by vector addition. A simplification of the calculation results when the rotor blade is examined in a vertical position, ie in a position in which the investigated rotor blade is aligned parallel to the direction of gravity or to the usually vertically oriented masts of the wind turbine. If there is a different angular position during the measurement, the necessary correction factor can be calculated via an angle function.
Die Winkelstellung des Rotorblattes kann zu einer definierten Bezugsrichtung, insbesondere zu der Vertikalen, vor der Untersuchung mit dem Lokalisierungs- instrument der Auswerteeinrichtung übermittelt werden. Die Winkelstellung kann über eine Bildauswertung automatisch erfolgen, wenn eine Fotografie von der Stellung des untersuchten Rotorblattes gemacht worden ist. The angular position of the rotor blade can be transmitted to a defined reference direction, in particular to the vertical, before the examination with the localization instrument of the evaluation device. The angular position can be done automatically via an image analysis, if a photograph of the position of the examined rotor blade has been made.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine automatische Fehlstellenerkennung oder Schädigungserkennung erfolgt und die Entfernung der Fehlstelle oder Schädigung von der Nabe automatisch ermittelt und gespeichert wird. Dies kann beispielsweise durch einen Vergleich der aufgenommenen Rotorblattoberfläche mittels Kamera, Thermographiekamera, Ultraschallsensor oder einer an- deren Untersuchungseinrichtung und einem vorgegebenen Erscheinungsbild o- der einer Vorgabe erfolgen. Werden optisch sichtbare Risse detektiert, kann diese eine automatische Speicherung der zugehörigen GPS-Daten zu der detektierten Fehlstelle auslösen, analog hierzu wird die Position einer thermografischen Un- Stetigkeit oder einer Abweichung im Schallübertragungsverhalten automatisch er- fasst und als Fehlstelle detektiert und mit der jeweiligen GPS-lnformation gekoppelt, aus der dann wiederum die Entfernung der Fehlstelle oder Schädigung von der Nabe ermittelt und gespeichert wird. Vorteilhafterweise wird das Lokalisierungsinstrument in einem konstanten Abstand zu der Rotoroberfläche auf dem Rotorblatt entlang geführt, um reproduzierbare Ergebnisse und vergleiche mit Messwertvorgaben oder Vergleichsdaten zu ermöglichen oder um Zuordnungsfehler aufgrund von Krümmungsradien oder Parallaxefehlern zu vermeiden. A development of the invention provides that an automatic defect detection or damage detection takes place and the removal of the defect or damage from the hub is automatically determined and stored. This can be done, for example, by comparing the recorded rotor blade surface by means of a camera, thermographic camera, ultrasonic sensor or a whose examination device and a given appearance o- a default made. If optically visible cracks are detected, this can trigger an automatic storage of the associated GPS data to the detected defect, analogously, the position of a thermographic inconsistency or a deviation in the sound transmission behavior is automatically detected and detected as a defect and with the respective GPS -Information from which in turn the removal of the defect or damage to the hub is determined and stored. Advantageously, the localization instrument is guided along the rotor blade at a constant distance from the rotor surface in order to allow reproducible results and comparisons with measured value presets or comparison data or to avoid assignment errors due to radii of curvature or parallax errors.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens sieht vor, dass ein Lokalisierungsinstrument, das an einem eingebauten Rotorblatt einer Windkraftanlage entlang verfahrbar ist, ein GPS-Modul aufweist und mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die Zugriff auf eine Datenbank mit Konstruktionsdaten der untersuchten Windkraftanlage hat, wobei aus der Differenz der GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes und der Nabenhöhe der Windkraftanlage die Entfernung oder der Abstand einer Fehlstelle oder Schädigung von der Nabe errechnet wird. Die Auswerteeinheit kann über eine drahtlose Verbindung mit dem Lokalisierungsinstrument verbunden sein, alternativ dazu kann die Auswerteeinheit in dem Lokalisierungsinstrument, das als freihändig entlangführbares Instrument ausgebildet sein kann, integriert sein, wobei nach Errechnung des Abstandes der Fehlstelle oder Schädigung von der Nabe dieser Wert in dem Lokalisierungsinstrument gespeichert oder aber einer dezentralen Auswerteeinrichtung drahtlos übermittelt wird. The device according to the invention for carrying out the method described above provides that a localization instrument which can be moved along an installed rotor blade of a wind turbine has a GPS module and is connected to an evaluation unit which has access to a database with design data of the wind turbine investigated in which the distance or the distance of a defect or damage from the hub is calculated from the difference of the GPS data of the localization instrument and the hub height of the wind turbine. The evaluation unit can be connected to the localization instrument via a wireless connection; alternatively, the evaluation unit can be integrated in the localization instrument, which can be designed as a freehand-guided instrument, whereby, after calculating the distance of the defect or damage from the hub, this value can be found in FIG Localization instrument stored or transmitted to a decentralized evaluation wirelessly.
An dem Lokalisierungsinstrument kann eine Kamera, eine Thermographiekamera, eine Aufzeichnungseinrichtung, ein Ultraschallsensor, ein Terahertz-Spektroskop - - und/oder ein Tomograph angeordnet sein, um das Rotorblatt durch optische, ther- mografische, Ultraschall basierte, Terahertz basierte oder tomographische Untersuchungen überprüfen zu können. Über die Sprachaufzeichnungseinrichtung ist es möglich, dass die untersuchende Person Kommentare zu der Schadstelle ab- gibt und hinzufügt, so dass eine verbesserte Wiederauffindbarkeit gewährleistet ist. Über die Sprachkommentare ist es möglich, die Qualität der Reparatur zu verbessern, ohne dass die untersuchende Person der Reparatur anwesend sein muss. An dem Lokalisierungsinstrument kann ein Sender und/oder Speicher für die GPS-Daten angeordnet sein, in dem Speicher können auch die errechneten Abstände der jeweiligen Fehlstellen von der Nabe abgelegt werden. At the localization instrument, a camera, a thermographic camera, a recording device, an ultrasonic sensor, a terahertz spectroscope and / or a tomograph to be able to check the rotor blade by optical, thermographic, ultrasound-based, terahertz-based or tomographic examinations. Via the voice recording device, it is possible for the examiner to give and add comments on the damaged area, so that improved retrievability is ensured. Through the voice comments it is possible to improve the quality of the repair without the examiner having to be present at the repair. A transmitter and / or memory for the GPS data can be arranged on the localization instrument, and the calculated distances of the respective defects from the hub can also be stored in the memory.
In dem Lokalisierungsinstrument können ein Empfänger und eine Auswerteein- richtung angeordnet sein, um extern gespeicherte Daten aufgrund einer Datenbankabfrage, die auf der Grundlage der vorhandenen GPS-Daten durchgeführt wird, empfangen und auswerten zu können. Insbesondere werden die Daten der Windkraftanlage auf der Grundlage der vorhanden GPS-Daten aus einem Liegenschaftskataster der Windkraftanlagen abgefragt, zusammen mit den Typen oder Anlagegeometrien wird die Nabenhöhe über Normalnull oder einer anderen Bezugshöhe ermittelt, und auf Grundlage dieser Daten kann dann eine zentimetergenaue Verortung der Fehlstellung oder Schädigungen erfolgen. In the localization instrument, a receiver and an evaluation device can be arranged in order to be able to receive and evaluate externally stored data on the basis of a database query which is carried out on the basis of the existing GPS data. In particular, the data of the wind turbine based on the existing GPS data from a real estate cadastre of the wind turbines are queried, along with the types or geometries of the hub height above normal zero or other reference altitude is determined, and on the basis of this data can then a centimeter accurate location of the malposition or damage occurs.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu- tert. The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Windkraftanlage 1 mit einem Turm 2, an dessen oberen Ende eine sogenannte Gondel 3 angeordnet ist. In der Gondel 3 befindet sich in der Regel ein Generator, über den Bewegungs- energie in elektrische Energie umgewandelt wird. An der Gondel 3 ist ein Rotor mit mehreren Rotorblättern 4 drehbar gelagert, die Rotorblätter 4 sind an einer Nabe 34 befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Rotorblätter 4 an der Nabe 34 befestigt, die Nabe 34 liegt im Zentrum der Rotorblätter 4. Im Betrieb der Windkraftanlage 1 kann es zu Schädigungen an den Rotorblättern 4 kommen. Um die Windkraftanlage 1 für Untersuchungen nicht demontieren zu müssen, wird ein Lokalisierungsinstrument 5 im eingebauten Zustand des Rotorblattes 4 an diesem entlanggeführt. Die kann geschehen, indem das Lokalisie- rungsinstrument 5 beispielsweise auf einem Wagen oder einer Gleitvorrichtung entlang dem Rotorblatt 4 von der Nabe 34 aus herabgeführt wird, wenn sich zu untersuchende Rotorblatt in einer senkrechten Position befindet, also in einer Stellung, in der die Längserstreckung des Rotorblattes 4 in Gravitationsrichtung orientiert ist. Das Lokalisierungsinstrument 5 kann auch von der Spitze des Ro- torblattes 4 in Richtung auch die Nabe 34 verfahren werden. Ebenfalls ist es vorgesehen, dass das Lokalisierungsinstrument 5 beispielsweise von einem Industriekletterer an der Rotorblattoberfläche entlanggeführt wird, ebenso ist es möglich, dass eine Vorrichtung an dem jeweiligen Rotorblatt 4 befestigt wird, mit der das Lokalisierungsinstrument 5 ferngesteuert oder automatisch ohne direkte Handhabung über einen Mechaniker in Längserstreckung über das Rotorblatt 4 verfahren wird. Das Lokalisierungsinstrument 5 kann von einer Arbeitsbühne aus an dem Rotorblatt 4 entlanggeführt werden. The single FIGURE shows a schematic representation of a wind turbine 1 with a tower 2, at the upper end of which a so-called nacelle 3 is arranged. In the nacelle 3 there is usually a generator, via which kinetic energy is converted into electrical energy. On the nacelle 3, a rotor with a plurality of rotor blades 4 is rotatably mounted, the rotor blades 4 are fixed to a hub 34. In the illustrated embodiment, three rotor blades 4 are fixed to the hub 34, the hub 34 is located in the center of the rotor blades 4. Im Operation of the wind turbine 1 may cause damage to the rotor blades 4. In order not to have to disassemble the wind turbine 1 for investigations, a localization instrument 5 is guided in the installed state of the rotor blade 4 at this. This can be done by guiding the localization instrument 5, for example, on a carriage or a sliding device along the rotor blade 4 from the hub 34, when the rotor blade to be examined is in a vertical position, ie in a position in which the longitudinal extension of the rotor blade Rotor blade 4 is oriented in the direction of gravity. The localization instrument 5 can also be moved from the tip of the rotor blade 4 in the direction of the hub 34 as well. It is also envisaged that the localization instrument 5 will be guided along, for example, an industrial climber on the rotor blade surface, it is also possible that a device is attached to the respective rotor blade 4, with the localization instrument 5 remotely or automatically without direct handling by a mechanic in Longitudinal extension over the rotor blade 4 is moved. The localization instrument 5 can be guided along the rotor blade 4 from a working platform.
An dem Lokalisierungsinstrument 5 ist ein GPS-Modul 6 angeordnet, über das die jeweiligen Positionsdaten oder GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes 5 permanent oder auf Auslösung oder Anforderung hin erfasst werden. Die Positionsdaten des Lokalisierungsinstrumentes 5, die an einer Fehlstelle oder Schädigung des Rotorblattes 4 anliegen, werden von dem Lokalisierungsinstrument 5 erfasst und entweder automatisch oder von einer Bedienperson der jeweiligen Fehlstelle zugeordnet und entweder von dem Lokalisierungsinstrument 5 selbst ausgewertet oder aber einer Auswerteeinrichtung 8 übermittelt. Die Fehlstelle oder Schädigung als solche kann ebenfalls automatisch detektiert werden, beispielsweise über eine automatische Bildauswertung. Die Auswerteeinrichtung 8 kann sich in unmittelbarer Nähe des Lokalisierungsinstrumentes 5, beispielsweise auf einer Arbeitsbühne, im Bereich der Gondel 3, des Turmes 2 oder am Boden in der Nähe der Windkraftanlage 1 befinden. Die GPS-Daten werden dann entweder per Datenleitung oder drahtlos, beispielsweise über ein Funksignal, der Auswerteeinrichtung 8 übermittelt. In einer Variante der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung 8 in einer Zentralstelle positioniert, so dass eine zentrale Auswertung der jeweiligen Ortsdaten und gegebenenfalls auch Schadensbilder erfolgen kann. Die Datenübermittlung erfolgt dann per Funk oder mit einer anderen Art und Weise der drahtlosen Datenübermittlung. At the localization instrument 5, a GPS module 6 is arranged, via which the respective position data or GPS data of the localization instrument 5 are permanently detected or triggered or requested. The position data of the localization instrument 5, which abut on a defect or damage to the rotor blade 4, are detected by the localization instrument 5 and assigned either automatically or by an operator of the respective defect and either evaluated by the localization instrument 5 itself or transmitted to an evaluation device 8. The defect or damage as such can also be detected automatically, for example via an automatic image analysis. The evaluation device 8 can be located in the immediate vicinity of the localization instrument 5, for example on a working platform, in the area of the nacelle 3, of the tower 2 or on the ground in the vicinity of the wind power plant 1. The GPS data is then transmitted either via data line or wirelessly, for example via a radio signal, to the evaluation device 8. In a variant of the invention, the evaluation device 8 positioned in a central office, so that a central evaluation of the respective location data and possibly also damage can be done. The data transmission then takes place by radio or with another way of wireless data transmission.
Das Lokalisierungsinstrument 5 kann mit Schadendetektionseinrichtungen ausgestattet sein, beispielsweise mit einer Kamera, einer Thermographiekamera, einer Sprachaufzeichnungseinrichtung, einem Ultraschallsensor, einem Terahertz- Spektroskop oder einem Tomographen oder einer anderen Detektionseinrichtung. Über die Sprachaufzeichnungseinrichtung kann bei der Nutzung des Lokalisierungsinstrumentes durch eine Person zusammen mit den gegebenenfalls aufgenommenen Bildern eine Wertung der untersuchenden Person hinzugefügt werden, so dass sich sowohl das Schadensbild als auch die Position der Fehlstelle oder Schädigung detaillierter beschreiben lässt. The localization instrument 5 can be equipped with damage detection devices, for example with a camera, a thermographic camera, a voice recorder, an ultrasound sensor, a terahertz spectroscope or a tomograph or another detection device. When using the localization instrument by a person together with the optionally recorded images, a rating of the examining person can be added via the voice recording device, so that both the damage image and the position of the defect or damage can be described in more detail.
Zur Bestimmung der Position der jeweiligen Schädigung an dem untersuchten Rotorblatt wird anhand der GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes 5 durch eine Datenbankabfrage in einem Windkraftanlagenkataster zunächst die Windkraftanlage 1 identifiziert. Ausgehend von einem Koordinatenursprung 7, der die Basis oder Referenzstation für das Verfahren und die Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Fehlstellen oder Schädigungen an einem Rotorblatt 4 ist, wird zunächst die Position des Turmmittelpunktes t aus einer Datenbank, beispielsweise dem Windkraftanlagenkataster der untersuchten Windkraftanlage 1 zugeordnet und der Positionsvektor ~? errechnet. Die Nabenhöhe n ist ebenfalls bekannt aus technischen Datenblättern und der Datenbank, ebenso der Abstand g von dem Turmmittelpunkt zu der Nabe 34, so dass ein Vektorzug aus dem Vektor zwischen dem Koordinatenursprung oder der Referenzstation 7 und dem Turmmittelpunkt t, der Nabenhöhe n und dem Abstand von dem Turmmittelpunkt t auf Höhe der Nabe 34 zu der Nabe 34 bekannt ist. To determine the position of the respective damage to the examined rotor blade, the wind power plant 1 is first identified on the basis of the GPS data of the localization instrument 5 by means of a database query in a wind power plant cadastre. Starting from a coordinate origin 7, which is the base or reference station for the method and the device for determining the position of the defects or damage to a rotor blade 4, the position of the tower center t is first assigned from a database, for example the wind power plant cadastre of the wind turbine 1 investigated and the position vector ~ ? calculated. The hub height n is also known from technical data sheets and the database, as is the distance g from the tower center to the hub 34, so that a vector train from the vector between the origin or the reference station 7 and the tower center t, the hub height n and the distance from the tower center t at the level of the hub 34 to the hub 34 is known.
Aus den Positionsdaten des GPS- oduls 6 lässt sich der Schadensvektor ~v zwi- sehen dem Koordinatenursprung 7 und dem Lokalisierungsinstrument 5 errechnen, so dass sich die Entfernung d als Entfernungsvektor ~ aus der Addition desFrom the position data of the GPS module 6, the damage vector ~v between calculate the coordinate origin 7 and the localization instrument 5, so that the distance d as a distance vector ~ from the addition of the
Positionsvektors ~f zwischen dem Koordinatenursprung oder der Referenzstation Position vector ~ f between the coordinate origin or the reference station
7 und dem Turmmittelpunkt t, dem Nabenhöhenvektor und dem Nabenab- standsvektor und der Subtraktion mit dem Schadensvektor ~ des GPS-Moduls 7 and the tower center point t, the state vector hub height vector and the Nabenab- and subtraction with the damage ~ vector of the GPS module
6 errechnen lässt. Die Formel hierfür lautet: 6 calculates. The formula for this is:
—» = —» + —» + —> — > - »= -» + - »+ -> ->
d t T n g ~ v · dt T ng ~ v ·
Die Position der Fehlstelle oder Schädigung als Abstand oder Entfernung d von der Nabe 34 zu der Schadstelle ermöglicht ein leichtes Auffinden oder Wiederauffinden der Fehlstelle oder Schädigung an dem Rotorblatt 4, sofern dies für einer Wartung oder Reparatur ausgebaut werden muss. Der Ausbau und die Reparatur kann gegebenenfalls erst im Rahmen einer turnusmäßigen Wartung erfolgen, wenn die Schädigung oder Fehlstelle nicht so schwerwiegend ist, dass sie sofort ausgebessert werden muss. Die Wiederauffindbarkeit der Schädigung oder Fehlstelle ist erleichtert und es können bei nachfolgenden Untersuchungen Vergleiche zum gegebenenfalls vorhandenen Schadensfortschritt angestellt und ein Schadenslogbuch erstellt werden. Weicht die Stellung des Rotorblattes 4 von der Senkrechten ab, muss über die Kreisfunktion ein Korrekturfaktor eingerechnet werden. In der waagerechten Position des Rotorblattes 4 ist eine Bestimmung der Position der Fehlstelle oder Schädigung auf dem Rotortblatt 4 nicht möglich, je weiter die Längserstreckung der Rotorblattachse sich der Waagerechten annähert, desto geringer ist die Auflösung bzw. desto ungenauer ist die Bestimmung der Position.  The location of the defect or damage as the distance or distance d from the hub 34 to the damaged area allows easy locating or retrieval of the defect or damage to the rotor blade 4, if this must be removed for maintenance or repair. The dismantling and repair may be carried out as part of a regular maintenance, if the damage or defect is not so serious that it must be repaired immediately. The retrievability of the damage or defect is facilitated and it can be made in subsequent investigations comparisons to any existing damage progress and a damage log book created. If the position of the rotor blade 4 deviates from the vertical, a correction factor must be calculated using the circular function. In the horizontal position of the rotor blade 4, a determination of the position of the defect or damage to the rotor blade 4 is not possible, the farther the longitudinal extent of the rotor blade axis approaches the horizontal, the lower the resolution or the less accurate is the determination of the position.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zur Bestimmung der Position von Fehlstellen oder Schädigungen an Rotorblättern (4) einer Windkraftanlage (1) in eingebautem Zustand, mit den Schritten: 1. A method for determining the position of defects or damage to rotor blades (4) of a wind turbine (1) in the installed state, comprising the steps of:
a. ein Lokalisierungsinstrument (5) wird an dem Rotorblatt (4) entlanggeführt und die Fehlstelle oder Schädigung erfasst,  a. a localization instrument (5) is guided along the rotor blade (4) and the defect or damage is detected,
b. das Lokalisierungsinstrument (5) weist ein GPS-Modul (6) auf, über das die GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes (5) an der Fehlstelle oder Schädigung erfasst werden  b. the localization instrument (5) has a GPS module (6) via which the GPS data of the localization instrument (5) at the defect or damage is detected
c. die Position der untersuchten Windkraftanlage (1) wird über das GPS-Modul (6) erfasst  c. the position of the investigated wind turbine (1) is detected by the GPS module (6)
d. anhand der Positionsdaten der Windkraftanlage (1) wird die Nabenhöhe (n) der Windkraftanlage (1 ) aus einer Datenbank abgefragt e. die Entfernung (d) der Fehlstelle oder Schädigung des Rotorblattes (4) von der Nabe (34) wird aus der Differenz der GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes (6) und der Nabenhöhe (n) der Windkraftanlage in Abhängigkeit von der Rotorblattstellung in einer Auswerteeinrichtung (8) errechnet.  d. Based on the position data of the wind turbine (1), the hub height (s) of the wind turbine (1) is queried from a database e. the distance (d) of the defect or damage to the rotor blade (4) from the hub (34) is calculated from the difference between the GPS data of the localization instrument (6) and the hub height (n) of the wind turbine as a function of the rotor blade position in an evaluation device ( 8).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lokalisierungsinstrument (5) mit einer Kamera und/oder Sprachaufzeichnungsein- richtung ausgestattet ist und die Fehlstellen oder Schädigungen fotografiert oder besprochen wird und die GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes (5) dem Foto oder der Sprachaufzeichnung zugeordnet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the localization instrument (5) is equipped with a camera and / or voice recorder and the defects or damage is photographed or discussed and the GPS data of the localization instrument (5) the photo or the Voice recording to be assigned.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes (5) über ein differentielles Messsystem mit permanent installierten Referenzstationen (7) ermittelt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the GPS data of the localization instrument (5) via a differential measuring system with permanently installed reference stations (7) are determined.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenhöhe (n) der Windkraftanlage (1) aus einer zentralen Datenbank abgerufen wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hub height (s) of the wind turbine (1) is retrieved from a central database.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lokalisierungsinstrument (5) eine Thermographieka- mera, ein Ultraschallsensor, ein Terahertz-Spektroskop und/oder ein Tomograph angeordnet ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that on the localization instrument (5) a Thermographieka- camera, an ultrasonic sensor, a terahertz spectroscope and / or a tomograph is arranged.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung (d) der Fehlstelle oder Schädigung in dem Lokalisierungsinstrument (5) errechnet und darin gespeichert oder der Aus- werteeinrichtung (8) übermittelt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the distance (d) of the defect or damage in the localization instrument (5) is calculated and stored therein or the evaluation device (8) is transmitted.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblatt (4) in einer senkrechten Stellung untersucht wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade (4) is examined in a vertical position.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Winkelstellung des Rotorblattes (4) zu einer definierten8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the angular position of the rotor blade (4) to a defined
Bezugsrichtung vor der Untersuchung mit dem Lokalisierungsinstrument (5) der Auswerteeinrichtung (8) übermittelt wird. Reference direction before the examination with the localization instrument (5) of the evaluation device (8) is transmitted.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine automatische Fehlstellenerkennung oder Schädigungserkennung erfolgt und die Entfernung (d) der Fehlstelle oder Schädigung von der Nabe (34) automatisch ermittelt und gespeichert wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an automatic defect detection or damage detection takes place and the removal (d) of the defect or damage of the hub (34) is automatically determined and stored.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Lokalisierungsinstrument (5) in einem konstanten Abstand zu der Rotorblattoberfläche auf dem Rotorblatt (4) entlanggeführt wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the localization instrument (5) is guided along the rotor blade (4) at a constant distance from the rotor blade surface.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lokalisierungsinstrument (5), das an einem eingebauten Rotorblatt (4) einer Windkraftanlage (1) entlangführbar ist, ein GPS-Modul (6) aufweist und mit einer Auswerteeinheit (8) verbunden ist, die Zugriff auf eine Datenbank mit Konstruktionsdaten der untersuchten Windkraftanlage (1) hat und aus der Differenz der GPS-Daten des Lokalisierungsinstrumentes (5) und der Nabenhöhe (n) der Windkraftanlage (1) die Entfernung (d) einer Fehlstelle und/oder Schädigung des Rotorblattes (4) von der Nabe (34) errechnet. 11. A device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, characterized in that a localization instrument (5) which is guided along a built-rotor blade (4) of a wind turbine (1), a GPS module (6) and with a Evaluation unit (8) is connected, which has access to a database with design data of the investigated wind turbine (1) and from the difference of the GPS data of the localization instrument (5) and the hub height (s) of the wind turbine (1) the distance (d) a defect and / or damage of the rotor blade (4) of the hub (34) calculated.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lokalisierungsinstrument (5) eine Kamera, eine Thermographiekamera, eine Sprachaufzeichnungseinrichtung, ein Ultraschallsensor, ein Terahertz- Spektroskop und/oder ein Tomograph angeordnet ist. 12. The device according to claim 11, characterized in that on the localization instrument (5) a camera, a thermographic camera, a voice recorder, an ultrasonic sensor, a terahertz spectroscope and / or a tomograph is arranged.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lokalisierungsinstrument (5) ein Sender und/oder Speicher für die GPS-Daten angeordnet ist. 13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that on the localization instrument (5) a transmitter and / or memory for the GPS data is arranged.
14. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Empfänger und eine Auswerteeinrichtung an dem Lokalisierungsinstrument (5) angeordnet ist. 14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that a receiver and an evaluation device to the localization instrument (5) is arranged.
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