Nowa generacja energii wiatrowej

Globalne zapotrzebowanie na energię elektryczną ze źródeł odnawialnych rośnie. Coraz więcej krajów zastępuje paliwa kopalne energią wiatrową, słoneczną i wodną. Energia wiatrowa odgrywa kluczową rolę w dostawach energii.

Naukowcy z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego (DTU) w Risø koncentrują się zatem na optymalizacji produkcji energii odnawialnej. Badania w obszarze systemów wiatrowych i energetycznych na Duńskim Uniwersytecie Medycznym obejmują cały zakres niezbędnych procesów. Kluczowym aspektem tych badań jest projektowanie, produkcja i testowanie łopatek wirników turbin wiatrowych.

Żywotność i planowanie interwałów konserwacji zależy od obciążenia i zachowania łopatek wirnika. Dzięki optycznym systemom pomiarowym ARAMIS i TRITOP można szybko i łatwo mierzyć prototypy o długości do kilku metrów. Umożliwia to dynamiczny pomiar przemieszczeń 3D, śledzenie propagacji pęknięć i przenoszenie pozycji czujników uzupełniających do modelu symulacyjnego.

Łopatki wirnika opracowane i wyprodukowane przez naukowców są testowane w rozległych obiektach testowych w kampusie Duńskiego Uniwersytetu Technicznego w Risø. Aby zoptymalizować zarówno projekt, jak i produkcję, konieczne jest zrozumienie, w jaki sposób łopatki wirnika zachowują się pod ekstremalnymi obciążeniami, a także czynników, które prowadzą do awarii. Prowadzone są również badania nad tym, jak łopatki wirnika zachowują się przez cały okres eksploatacji, ponieważ uszkodzenia strukturalne zwykle ewoluują w czasie.

Aby uchwycić geometrię łopatek i zintegrować ją ze swoją cyfrową kopią, łopatki wirnika są mierzone fotogrametrycznie za pomocą TRITOP, optycznego współrzędnościowego systemu pomiarowego 3D. System TRITOP składa się z ręcznej kamery cyfrowej i obiektów kalibracyjnych. Po nałożeniu kodowanych i niekodowanych punktów pomiarowych na łopatkę wirnika, za pomocą kamery wykonywane są zdjęcia wokół obiektu pomiarowego. Są one wykorzystywane do tworzenia chmury punktów 3D. Wydział DTU używa TRITOP zarówno do nieodkształconych, jak i odkształconych łopatek wirnika. System szczególnie nadaje się do elastycznego i mobilnego zastosowania i umożliwia łatwą ocenę współrzędnych 3D bezpośrednio w oprogramowaniu ZEISS INSPECT.

TRITOP najpierw rejestruje obszary punktów referencyjnych, aby umożliwić precyzyjną inspekcję dużych łopatek wirnika. ARAMIS, optyczny system pomiarowy 3D o wysokiej rozdzielczości do pomiarów punktowych oraz całej geometrii, wykorzystuje te punkty referencyjne do automatycznej transformacji poszczególnych pomiarów, zapewniając w ten sposób najwyższą dokładność pomiarów fotogrametrycznych na całym obszarze pomiarowym.

Sensory ARAMIS ułatwiają dynamiczne pozyskiwanie danych 3D, w tym współrzędnych, przemieszczeń i odkształceń powierzchni. Aby efektywnie mierzyć deformacje na dużych obiektach, wiele systemów ARAMIS jest ze sobą połączonych i zsynchronizowanych. Współrzędne 3D są transformowane do wspólnego projektu pomiarowy przy użyciu chmury punktów współrzędnych referencyjnych dostarczanych przez TRITOP z powierzchni łopatek i otaczającego je sprzętu testowego.