Überwachung von Neigung und Setzung von Windkraftanlagenfundamenten

ÜBERWACHUNG VON NEIGUNG UND SETZUNG VON WINDKRAFTANLAGENFUNDAMENTEN

PROJEKTHINTERGRUND

Windkraftanlagen werden üblicherweise an exponierten oder abgelegenen Standorten installiert, wo die Fundamente langfristigen umweltbedingten und betrieblichen Belastungen ausgesetzt sind. Veränderungen der Bodenverhältnisse, ungleichmäßige Setzung und wiederholte Belastungen durch die Turbine können die Position des Betonfundaments allmählich verändern. Da selbst kleinste Bewegungen des Fundaments die Ausrichtung des gesamten Turm beeinträchtigen, müssen Neigung und Setzung während der Wartung und im langfristigen Betrieb überwacht werden.

DIE ÜBERWACHUNGSANFORDERUNG

Das Überwachungssystem musste sowohl die absolute Neigung des Fundaments als auch Veränderungen der relativen Position im Laufe der Zeit erfassen. Außerdem musste es über längere Zeiträume zuverlässig im Außenbereich betrieben werden und Messwerte von mehreren Turbinen oder Überwachungspunkten an eine zentrale Plattform übermitteln.

VIGOR-LÖSUNG

Vigor konfigurierte eine kombinierte Überwachungsarchitektur mit stabilen statischen Neigungsmessern für die Neigung des Betonfundaments sowie Setzungssensoren – einschließlich Konfigurationen mit Neigungsbalken oder hydrostatischen Niveaus – zur Messung der relativen Setzung.

Der Neigungsmesser erfasste den Winkelzustand des Turmfunderments. Das Setzungssystem maß die relative vertikale Verschiebung zwischen ausgewählten Punkten. Zusammen ermöglichten diese Messungen den Wartungsteams, eine Gesamtveränderung der Fundamentausrichtung von lokaler differenzieller Setzung zu unterscheiden.

SYSTEMKONFIGURATION

- Statische Neigungsmesser für die absolute Neigung des Fundaments
- Setzungssensoren für die relative vertikale Verschiebung
- Mehrere Überwachungspunkte um die Turmbasis oder zwischen Fundamenten
- Kabelgebundene Optionen einschließlich RS485, Ethernet und CAN
- Drahtlose Optionen einschließlich Wi-Fi und Mobilfunkübertragung
- Zentrale Datenerfassung für Trendanalysen und Fernprüfung
- Außeninstallation, ausgewählt entsprechend den standortspezifischen Schutzanforderungen

WIE DAS SYSTEM FUNKTIONIERTE

Referenzwerte wurden nach der Installation oder während eines bestätigten stabilen Zustands erfasst. Nachfolgende Messungen wurden mit dem Ausgangswert verglichen, um allmähliche Neigung, lokale Setzung oder Veränderungen zwischen Überwachungspunkten zu erkennen.

Anstatt sich auf eine einzelne Inspektion zu verlassen, erzeugte das System eine Zeithistorie des Fundamentverhaltens. Dadurch konnte bewertet werden, ob die Bewegung stabil, saisonal oder andauernd ist – und eine engere technische Inspektion geplant werden, wenn ein projektdefinierter Schwellenwert erreicht wird.

ÜBERWACHTE ZUSTÄNDE

Das System wurde für die Überwachung folgender Punkte konzipiert:

- Absolute Neigung der Turmbasis
- Relative Neigungsveränderung im Laufe der Zeit
- Differenzielle Setzung des Fundaments
- Relative Verschiebung zwischen ausgewählten Punkten
- Langfristige Bewegungstrends über mehrere Turbinen hinweg

PROJEKTWERT

Die Kombination von Neigungs- und Setzungsmessungen lieferte ein vollständigeres Bild des Fundamentzustands als jede einzelne Messung für sich. Die Fernübertragung reduzierte den Bedarf an häufigen manuellen Ablesungen an entfernten Standorten im Windpark. Trenddaten unterstützten die Wartungsplanung und halfen Ingenieuren, ihre Feldinspektionen auf Turbinen mit messbaren Veränderungen zu konzentrieren.

ANWENDUNGSRELEVANZ

Dieser Ansatz eignet sich für Fundamente von Onshore-Windkraftanlagen, zivile Strukturen in Windparks und andere hohe Infrastrukturen, die von großen Betonfundamenten getragen werden. Messbereich, Genauigkeit, Installationsgeometrie, Abtastintervall und Warnschwellen müssen vom Bauingenieur des Projekts und entsprechend den Standortbedingungen festgelegt werden.