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Zitieren Sie bitte immer diese URN: urn:nbn:de:kobv:b43-470040

Unterraumbasierte Detektion von Strukturschäden an Jacket-Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen

  • Die vorliegende Arbeit beschreibt die Adaption eines globalen, schwingungsbasierten Verfahrens zur frühzeitigen Erkennung von Strukturschäden an Gründungsstrukturen offshore installierter Windenergieanlagen (OWEA). Damit soll es, Betreibern von Offshore-Windparks ermöglicht werden, im Rahmen periodisch durchgeführter messtechnischer Überwachungsmaßnahmen mit einem gegenüber wiederkehrender Inspektionen wesentlich geringen Aufwand auftretende Schäden an der Struktur zuverlässig zu delektieren. Das untersuchte und implementierte Verfahren basiert auf der Methode der stochastischen unterraumbasierten Schadensdetektion. Dabei erfolgt eine statistische Analyse des wiederkehrend messtechnisch aufgenommenen dynamischen Antwortverhaltens des mechanischen Systems. Mittels statistischem Test werden signifikante Änderungen in dessen Eigenstruktur und damit Schäden delektiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche experimentelle als auch numerische Untersuchungen zur SensitivitätDie vorliegende Arbeit beschreibt die Adaption eines globalen, schwingungsbasierten Verfahrens zur frühzeitigen Erkennung von Strukturschäden an Gründungsstrukturen offshore installierter Windenergieanlagen (OWEA). Damit soll es, Betreibern von Offshore-Windparks ermöglicht werden, im Rahmen periodisch durchgeführter messtechnischer Überwachungsmaßnahmen mit einem gegenüber wiederkehrender Inspektionen wesentlich geringen Aufwand auftretende Schäden an der Struktur zuverlässig zu delektieren. Das untersuchte und implementierte Verfahren basiert auf der Methode der stochastischen unterraumbasierten Schadensdetektion. Dabei erfolgt eine statistische Analyse des wiederkehrend messtechnisch aufgenommenen dynamischen Antwortverhaltens des mechanischen Systems. Mittels statistischem Test werden signifikante Änderungen in dessen Eigenstruktur und damit Schäden delektiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche experimentelle als auch numerische Untersuchungen zur Sensitivität und Robustheit des beschriebenen Schadensindikators durchgeführt. Dazu sind zunächst an einem Labormodell mittels künstlich und reversibel eingebrachter Schäden grundlegende Analysen zu den Einflüssen signal- und verfahrensinhärenter Kenngrößen durchgeführt worden. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde im Anschluss mittels numerischer Analysen das Antwortverhalten von OWEA simuliert und der entwickelte Algorithmus zur Schadensdetektion an den so realisierten Datensätzen angewendet. Anhand der Ergebnisse der Arbeit wird aufgezeigt, dass, vorausgesetzt die Windenergieanlage befindet sich in Parkposition, eine Detektion von schon geringen Schäden an Gründungs-strukturen mit dem beschriebenen Verfahren, auch unter Einsatz weniger Messaufnehmer, zuverlässig möglich ist.zeige mehrzeige weniger
  • The present work describes the adaptation of a global, vibration-based procedure for an early detection of structural damage to foundation-structures of offshore wind turbines (OWT). It is intended to enable operators of offshore wind farms to reliably detect structural damage by periodic measurement with a once installed monitoring System. The analyzed and implemented procedure is based on the method of stochastic subspace- based damage detection. This involves a Statistical analysis of the of the periodically measured dynamic response behavior of the mechanical System. By means of a Statistical test, significant change in its eigenstructure and thus damage is detected. Within the present work extensive experimental as well as numerical investigations on the sensitivity and robustness of the described damage indicator were conducted. For this purpose, fundamental analyzes of the effects of signal- and process-inherent Parameters on the detection results has been performed at aThe present work describes the adaptation of a global, vibration-based procedure for an early detection of structural damage to foundation-structures of offshore wind turbines (OWT). It is intended to enable operators of offshore wind farms to reliably detect structural damage by periodic measurement with a once installed monitoring System. The analyzed and implemented procedure is based on the method of stochastic subspace- based damage detection. This involves a Statistical analysis of the of the periodically measured dynamic response behavior of the mechanical System. By means of a Statistical test, significant change in its eigenstructure and thus damage is detected. Within the present work extensive experimental as well as numerical investigations on the sensitivity and robustness of the described damage indicator were conducted. For this purpose, fundamental analyzes of the effects of signal- and process-inherent Parameters on the detection results has been performed at a laboratory model structure by means of artificially and reversibly applied damage. Based on these results, the response behavior of OWT structures was then simulated numerically and the developed algorithm for damage detection was finally applied to the thus achieved data sets. Based on the results of the work it is shown that, assuming the wind turbine Stands in parking position, a detection of already small damage at foundation structures is reliably possible with the described method, even using only a limited number of sensors.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:Falk Hille
Dokumenttyp:Dissertation
Veröffentlichungsform:Graue Literatur
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.2 Ingenieurbau
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Titel verleihende Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät VI – Planen Bauen Umwelt
Gutachter/innen:Y. Petryna, W. Rücker
Datum der Abschlussprüfung:19.10.2018
Verlagsort:online
Erste Seite:1
Letzte Seite:219
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Offshore-Windenergieanlagen; Schadensdetektion; Schwingungsbasierte Verfahren; Unterraummethoden
Structural Health Monitoring
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Infrastruktur
Infrastruktur / Sicherheit und Lebensdauer von Bauwerken
Energie / Erneuerbare Energien
DOI:https://doi.org/10.14279/depositonce-7567
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-470040
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:13.12.2018
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM