CONDITIEBEWAKING VAN LAAGTOERIGE HOOFDLAGERS VAN DIRECT DRIVE WIND TURBINES – XEMC-DARWIND

Company description

Darwind is a Dutch wind turbine manufacturer designing, developing and building direct drive wind turbines (without gearbox). The company is owned by the Chinese company XEMC and based in Hilversum.

Introduction to the subject

Door de slechte bereikbaarheid van offshore wind turbines en de daarmee samenhangende hoge

kosten van onderhoud, is de belangstelling voor condition monitoring systemen t.b.v. preventief

onderhoud van offshore wind turbines sterk aan het toenemen. XEMC Darwind is een Nederlands bedrijf dat on- en offshore direct drive windturbines ontwikkelt. Deze windturbines kenmerken zich door een laagtoerige, hoogpolige generator, die het gebruik van een – storingsgevoelige en moeilijk te vervangen- tandwielkast overbodig maakt. Omdat er in dit ontwerp één component overblijft die moeilijk is te vervangen, nl. het hoofdlager van de generator, is het belangrijk de conditie van dit lager te bewaken. Dit hoofdlager is een groot (buitendiameter 3224 mm), langzaamlopend (18 rpm), 3 rijig cilinderlager.

Een prototype van de XD115 5MW staat opgesteld op het ECN testveld in Wieringerwerf en is sinds

2012 operationeel. Het hoofdlager van deze turbine is uitgerust met een Condition Monitoring Systeem, bestaande uit 8 accelerometers die op diverse plaatsen in axiale en radiale richting op het hoofdlager bevestigd zijn en continu hun informatie leveren aan een front-end. Het front-end bewerkt de ruwe accelerometer signalen met een heel scala aan signaalbewerkingsmethoden die gangbaar zijn bij CMS systemen, zoals autospectrum, autocorrelatie, rms bepaling, cepstrum, etc. In totaal zijn er ruim 50 nabewerkingen per accelerometer geconfigureerd. Deze 50 nabewerkingen worden “gebinned” in 8 vermogensintervallen van 0 tot 5MW. Hierdoor ontstaan er een “vingerafdruk” van enkele honderden kenmerken van het lager op basis waarvan afwijkingen van de conditie van het lager geregistreerd kunnen worden. Deze informatie dient vervolgens om te bepalen of en wanneer het lager vervangen dient te worden.

Research objectives

Omdat de technieken voor conditiebewaking van langzaam draaiende lagers veel minder ontwikkeld

zijn dan die voor snellopende lagers, zijn op het prototype van de XD115 wind turbine alle via het

systeem configureerbare nabewerkingen ingesteld. Dit leidt tot een enorme hoeveelheid data. De

afstudeerstage bestaat uit het inventariseren van geschikte methoden voor lagerbewaking van

langzaam draaiende lagers, zowel op basis van theoretische overwegingen / faalmodi inherent aan

het ontwerp als op basis van de gemeten data op de XD115, en het implementeren van een

configuratie van het systeem op het XD115 prototype waarmee op een betrouwbare en een

eenvoudige wijze inzicht in de conditie van het lager verkregen kan worden en een uitspraak gedaan

kan worden over de resterende levensduur van het lager.

Student profile

Mechanical engineering

More information

R. Loendersloot / T. Tinga --- Website Darwind: www.darwind.com