[go: up one dir, main page]

TR2023010280A1 - PHYSICAL DAMAGE OR ICING DETECTION SYSTEM ON WIND TURBINE BLADES - Google Patents

PHYSICAL DAMAGE OR ICING DETECTION SYSTEM ON WIND TURBINE BLADES Download PDF

Info

Publication number
TR2023010280A1
TR2023010280A1 TR2023/010280A TR2023010280A TR2023010280A1 TR 2023010280 A1 TR2023010280 A1 TR 2023010280A1 TR 2023/010280 A TR2023/010280 A TR 2023/010280A TR 2023010280 A TR2023010280 A TR 2023010280A TR 2023010280 A1 TR2023010280 A1 TR 2023010280A1
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
sensor
wind turbine
turbine blades
vibration
possible configuration
Prior art date
Application number
TR2023/010280A
Other languages
Turkish (tr)
Inventor
Balca Yilmaz Zeynep
Çağlar Erat Kazim
Original Assignee
Searover Robotik Ve Yazilim Anonim Sirketi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Searover Robotik Ve Yazilim Anonim Sirketi filed Critical Searover Robotik Ve Yazilim Anonim Sirketi
Priority to TR2023/010280A priority Critical patent/TR2023010280A1/en
Priority to PCT/TR2024/050334 priority patent/WO2025042362A1/en
Publication of TR2023010280A1 publication Critical patent/TR2023010280A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F03D17/027Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the component being monitored or tested
    • F03D17/028Blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/40Ice detection; De-icing means
    • F03D80/405Ice detection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F03D17/009Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose
    • F03D17/015Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose for monitoring vibrations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F03D17/009Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose
    • F03D17/024Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose for monitoring sound or acoustic signals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/333Noise or sound levels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/334Vibration measurements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Rüzgar türbini kanatlarındaki fiziksel bütünlük bozukluklarını ve/veya buzlanmayı tespit etmek üzere bir sistemdir (10). Bahsedilen rüzgar türbinine yerleştirilmek için en az bir izleme modülünü (100); rüzgar türbininin titreşimi ölçmeye yarayan en az bir titreşim sensörünü (110); ses dalgalarını algılamaya yarayan en az bir aeroakustik sensörünü (120) içermesi; bahsedilen izleme modülünün (100) bahsedilen titreşim sensörünün yaptığı ölçümleri alan bir işlemci birimi (130) içermesi; izleme modülünün (100) alınan ölçümlerin bir haberleşme ağı (300) vasıtasıyla bir sunucuya (200) gönderilmesini sağlayan bir haberleşme birimini (170) içermesi; titreşim sensörü (110) ve aeroakustik sensöründen (120) alınan ölçümlerin kaydetmeye ve ölçümlerin önceden belirlenen şartlardan sapma yapması durumunda fiziksel bütünlük bozukluğuna ve/veya buzlanmaya ilişkin sinyal üretmeye yarayan bahsedilen sunucuyu (200) içermesidir. Şekil 1It is a system for detecting physical integrity defects and/or icing on wind turbine blades (10). To be installed on the wind turbine, it must include at least one monitoring module (100); at least one vibration sensor (110) for measuring wind turbine vibration; at least one aeroacoustic sensor (120) for detecting sound waves; the monitoring module (100) must include a processor unit (130) that receives the measurements made by the vibration sensor; the monitoring module (100) must include a communication unit (170) that enables the measurements to be sent to a server (200) via a communication network (300); and the server (200) which records the measurements from the vibration sensor (110) and the aeroacoustic sensor (120) and generates a signal regarding physical integrity defects and/or icing if the measurements deviate from predetermined conditions. Figure 1

Description

TARIFNAME RÜZGAR TÜRBINI KANATLARINDAKI FIZIKSEL HASAR VEYA BUZLANMAYI TESPIT TEKNIK ALAN Bulus, rüzgar türbini kanatlarindaki fiziksel bütünlük bozukluklarini ve/veya buzlanmayi tespit etmek üzere bir sistem ile ilgilidir. ÖNCEKI TEKNIK Rüzgar türbini, rüzgar enerjisini kinetik enerjiye dönüstüren ve elektrik enerjisi üretmek amaciyla kullanilan bir yenilenebilir enerji kaynagidir. Genellikle yüksek kulelere monte edilen büyük türbin kanatlarindan olusmaktadir. Türbin kanatlarinda zaman içerisinde çesitli hasarlar meydana gelebilmektedir. Rüzgar türbini kanatlari sürekli dis etkenlere maruz kalmakta ve zamanla asinabilmektedir. Yüzey hasarlari, çarpisma sonucu meydana gelen kiriklar, delikler veya malzeme yorgunlugu, kanatlardaki hasarlarin yaygin nedenlerindendir. Bu nedenle, türbin kanatlarinda olusabilecek hasarlarin düzenli olarak izlenmesi ve erken tespit edilmesi, türbinlerin verimliligini ve güvenilirligini saglamak için önemlidir. Günümüzde türbin kanatlarinda olusan hasarlari tespit etmek üzere çesitli yöntem ve sistemler bulunmaktadir. Ancak türbin kanatlari genellikle yüksek ve zorlu kosullarda bulunmaktadirlar. Bu nedenle, tespiti gerçeklestirecek ekipmanlarin montaj ve demontaji islemleri zorlasmaktadir. Ayni zamanda bu islemler sirasinda türbin kanatlarina hasar verilebilmektedir. Türbin kanatlarindaki hasarlari tespit etmek amaciyla sensör ve/veya ekipmanlarin çalismasi için enerji kaynagina ihtiyaç duyulmaktadir. Türbin kanatlarindaki sensörlerin uzak ve yüksek yerlesimi, güç kaynagi kablosunun çekilmesini ve enerji ihtiyacini karsilamayi zorlastirabilmektedir. Türbin kanatlarindaki sensörlerden elde edilen verilerin türbinin ana kontrol merkezine veya veri analiz sistemlerine aktarilmasi gereklidir. Ancak kablolu haberlesme veya sensörlerin uygun bir sekilde montaj edilmemesinde kaynakli olarak uzak veya izole bölgelerdeki türbinler için veri iletimi gerçeklesememekte dolayisiyla türbin kanatlarindaki hasar durumlari takip edilememektedir. Sonuç olarak, yukarida bahsedilen tüm sorunlar, ilgili teknik alanda bir yenilik yapmayi zorunlu hale getirmistir. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Mevcut bulus yukarida bahsedilen dezavantajlari ortadan kaldirmak ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getirmek üzere, bir sistem ile ilgilidir. Bulusun bir amaci türbin kanatlarinin hasar ve anomali durumlarini takip eden bir sistem ortaya koymaktir. Bulusun diger bir amaci rüzgar türbin kanatlarinda olusacak hasarlarin erken teshisi ile rüzgar türbini maliyetlerinin düsürülmesi saglayan bir sistem ortaya koymaktir. Bulusun bir diger amaci, montaj kolayligi ile rüzgar türbin kanatlarinda olusan hasarlari tespit etmeye yarayan bir sistem ortaya koymaktir. Yukarida bahsedilen ve asagidaki detayli anlatimdan ortaya çikacak tüm amaçlari gerçeklestirmek üzere mevcut bulus, rüzgar türbini kanatlarindaki fiziksel bütünlük bozukluklarini ve/veya buzlanmayi tespit etmek üzere bir sistemdir. Buna göre bahsedilen rüzgar türbinine yerlestirilmek için en az bir izleme modülünü; rüzgar türbininin titresimi ölçmeye yarayan en az bir titresim sensörünü; ses dalgalarini algilamaya yarayan en az bir aeroakustik sensörünü içermesi; bahsedilen izleme modülünün bahsedilen titresim sensörünün yaptigi ölçümleri alan bir islemci birimi içermesi; izleme modülünün alinan ölçümlerin bir haberlesme agi vasitasiyla bir sunucuya gönderilmesini saglayan bir haberlesme birimini içermesi; titresim sensörü ve aeroakustik sensöründen alinan ölçümlerin kaydetmeye ve ölçümlerin önceden belirlenen sartlardan sapma yapmasi durumunda fiziksel bütünlük bozukluguna ve/veya buzlanmaya iliskin sinyal üretmeye yarayan bahsedilen sunucuyu içermesidir. Böylece rüzgar türbin kanatlarinda olusan hasarlar erken bir sekilde tespit edilebilmektedir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinin özelligi, bahsedilen titresim sensörünün bahsedilen izleme modülünde saglanmis olmasidir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinin özelligi, bahsedilen aeroakustik sensörünün elde ettigi ölçümleri dogrudan bahsedilen sunucuya göndermesidir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinin özelligi, bahsedilen aeroakustik sensörünün elde ettigi ölçümleri bahsedilen sunucuya göndermek üzere bir haberlesme birimi içermesidir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinin özelligi, bahsedilen en az bir titresim sensörünün kanatlara irtibatlanmak üzere en az birer titresim modülünde saglanmis olmasi; bahsedilen titresim modülünün, titresim sensöründen aldigi ölçümlerin izleme modülüne gönderilmesini saglayan bir sensör haberlesme birimini içermesidir. Böylece, rüzgar türbin kanatlarinda meydana gelen titresimdeki degisikler ile hasar tespiti yapilabilmektedir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, titresim modüllerinin, kanatlar boyunca önceden belirlenen araliklarla dizilmis olmasidir. Böylece, farkli kanat türlerine ve boyutlarina göre uygun titresim modül dizayni gerçeklestirilmektedir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen bir aeroakustik sensörünün kanatlara irtibatlanmak üzere bir aeroakustik modülünde saglanmis olmasi; bahsedilen aeroakustik modülünün, aeroakustik sensöründen aldigi ölçümlerin sunucuya gönderilmesini saglayan bir sensör haberlesme birimini içermesidir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen en az bir titresim sensörünün ve en az bir aeroakustik sensörünün kanatlara irtibatlanmak üzere en az birer sensör modülünde saglanmis olmasi; bahsedilen sensör modüllerinin, aeroakustik sensörü ve titresim sensöründen aldigi ölçümlerin izleme modülüne gönderilmesini saglayan bir sensör haberlesme birimini içermesidir. Böylece, aeroakustik sensöründen ve titresim sensöründen toplanan veriler ile hasar tespit analizleri yapilabilmesi saglanmaktadir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen sunucunun SCADA ile entegre olarak çalismasidir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, en az bir günes paneli içermesidir. Böylece, sistemin çalismasi için gereken enerji günes enerjisinden karsilanabilmektedir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, en az bir bataryayi içermesidir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen günes panelinin ürettigi akimin bataryada depolanmaya uygun hale getirilmesini saglamak için bir sarj kontrol devresini içermesidir. Böylece, günes enerjisinden elde edilen enerjinin bataryada depolanmasi saglanarak sistemin enerji ihtiyaci için kullanilmaktadir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, batarya ve islemci biriminin bir tasiyici gövdede saglanmis olmasidir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen tasiyici gövdenin rüzgar türbinine irtibatlanmasini saglamak için bir tutunma plakasini içermesidir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen tutunma plakasinin bir miknatisi içermesidir. Böylece, rüzgar türbinlerine kolayca montaj edilmesi saglanmaktadir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen tutunma plakasi ile bahsedilen tasiyici gövdesi arasinda saglanmis bir baglanti kolunu içermesidir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen günes panellerini tasimasi için tutunma plakasindan disa dogru uzanan panel tasima kollarini içermesidir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, kubbe biçiminde bir üst gövdeyi içermesidir. Bulusun mümkün bir diger yapilanmasinin özelligi, bahsedilen üst gövdenin ari kovani seklinde bir kapak içermesidir. SEKILIN KISA AÇIKLAMASI Sekil 1" de sistemin sematik bir görünümü verilmistir. Sekil 2" de sistemin titresim modülü ve aeroakustik modülü ile sematik bir görünümü verilmistir. Sekil 3' de sistemin sensör modülü ile sematik bir görünümü verilmistir. Sekil 4"de tasiyici gövde yapisinin temsili bir görünümü verilmistir. BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Bu detayli açiklamada bulus konusu, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak örneklerle açiklanmaktadir. Bulus, rüzgar türbin kanatlarindaki fiziksel bütünlük bozukluklarini ve/veya buzlanmalari tespit etmeye yarayan bir sistem (10) ile ilgilidir. Sekil 1'e atfen sistem (10), rüzgar türbin kanatlarinin durumlarini takip etmek üzere bahsedilen rüzgar türbinlerine yerlestirilmek üzere en az bir izleme modülü (100), rüzgar türbinlerinde olusan titresim ölçmeye yarayan en az bir titresim sensörü (110) ve ses dalgalarini algilamaya yarayan en az bir aeroakustik sensörünü (120) içermektedir. Bahsedilen izleme modülü (100), titresim sensörünün (110) elde ettigi ölçümleri alan bir islemci birimi (130) ve titresim sensöründen (110) aldigi ölçümleri bir haberlesme agi (300) araciligiyla bir sunucuya (200) göndermek üzere bir haberlesme birimi (170) içermektedir. Sistem (10), ayrica sensörlerden alinan ölçümleri kaydedebilen ve ölçümlerin önceden belirlenen degerlere göre sapmasi durumunda fiziksel bütünlük bozukluguna ve/veya buzlanmaya iliskin sinyal üretmeye yarayan bir bahsedilen sunucu (200) içermektedir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, bahsedilen titresim sensörü (110) bahsedilen izleme modülünde (100) saglanmistir. Izleme modülü (100), rüzgar türbinlerinde uygun görülen yerlere yerlestirilerek titresim sensörü (110) tarafindan toplanan verileri, bir haberlesme birimi (170) ile sunucuya (200) göndermektedir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, bahsedilen aeroakustik sensörü (120) elde ettigi ölçüm ve verileri dogrudan bahsedilen sunucuya (200) gönderebilmektedir. Bulusun diger bir mümkün yapilanmasinda ise aeroakustik sensör (120), elde ettigi veri ve ölçümleri bir haberlesme birimi (170) araciligiyla sunucuya (200) gönderebilmektedir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, bahsedilen sistem (10), rüzgar türbin kanatlarina herhangi bir kus, nesne çarpmasinda olusan hasarlari, soguk havalarda türbin kanatlarinda olusan buzlanmayi tespit edecek ve ileriye dönük hasar tahmini yapacak sekilde konfigüre edilmistir. Sistem (10), içerdigi birimler ile rüzgar türbin kanatlarinda olusan hasarlarin, arizalari tespit etmektedir. Sekil 2'ye atfen bulusun mümkün bir yapilanmasinda, en az bir titresim sensörü (110), en az bir titresim modülünde (920) saglanarak rüzgar türbin kanatlari ile irtibatlandirilacak sekilde konfigüre edilmistir. Titresim modülleri (920), teknikte iyi bilinen bir epoksi yapistirici ile rüzgar türbini kanatlarinin iç taraflarina yapistirilabilmektedir. Bahsedilen titresim sensörleri (110) ile türbin ve türbin kanatlarinda olusan titresim verileri ölçülmektedir. Ölçülen titresim verileri, kanatlarda herhangi bir hasar veya buzlanma meydana gelip gelmedigi hakkinda bilgi sahibi olunmasini saglamaktadir. Ayrica titresim modülü (920), bir sensör haberlesme birimi (901) ile sensörlerden aldigi ölçüm verilerinin izleme modülüne (100) aktarilmasini saglayacak sekilde konfigüre edilmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, bahsedilen titresim modülünün (920) rüzgar türbinleri kanatlarinin içine veya üzerine yerlesimlerinin önceden belirlenen araliklar ile dizilecek sekilde konfigüre edilmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, bir aeroakustik sensörü (120), bir aeroakustik modülünde (910) saglanarak rüzgar türbini ile irtibatlandirilacak sekilde konfigüre edilmistir. Bahsedilen aeroakustik sensör (120), türbin kanatlarinin çalismasi sirasinda yayilan ses dalgalarindan olusan gürültü hakkinda veri saglayacak sekilde konfigüre edilmistir. Buna göre kanatlardaki gürültü olusumu ile türbin kanatlarinda hasar ve/veya buzlanma olup olmadigi tespit edilebilmektedir. Ayrica aeroakustik modülü (910), sensörlerden aldigi ölçüm verilerinin sunucuya (200) aktarilmasini saglayan sekilde konfigüre edilmistir. Sekil 3"e atfen bulusun diger mümkün bir yapilanmasinda, en az bir sensör modülü (900), en az bir titresim sensörünü (110) ve en az bir aeroakustik sensörünü (120) içerecek ve kanatlara irtibatlanacak sekilde konfigüre edilmistir. Ayrica bahsedilen sensör modülleri (900), bir sensör haberlesme birimi (901) içerecek ve sensörlerden alinan ölçümleri izleme modülüne (100) gönderecek sekilde konfigüre edilmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, sistem (10) en az bir günes paneli (160), en az bir batarya (150) içerecek sekilde konfigüre edilmistir. Bahsedilen günes paneli (160), günes isinlarini elektrik enerjisine dönüstürerek elektrik akimi üretmektedir. Üretilen elektrik akimi, bahsedilen bataryada (150) depolanabilmektedir. Sistem (10), üretilen elektrik akimini, bataryada (150) depolanmaya uygun hale getirmek için bir sarj kontrol devresi (140) içermektedir. Böylece, harici bir enerji kaynagina ve uzun mesafeler boyunca gerekecek elektrik kablo baglantilarina ihtiyaç duyulmadan sistemin (10) enerji ihtiyaci günes paneli (160) ve batarya (150) ile karsilanmaktadir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, bahsedilen en az bir sensör modülü (900), günes panelleri (160) ile baglanti kuracak sekilde konfigüre edilmistir. Böylece, modüllerin enerji ihtiyaci da günes enerjisinden karsilanabilmektedir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, izleme modülü (100) ve aeroakustik sensörü (120) bir tasiyici gövde (500) üzerinde konfigüre edilmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, aeroakustik modülü (910) ve titresim modülü (920) bahsedilen tasiyici gövde (500) üzerinde konfigüre edilmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda islemci birimi (130) ve batarya (150) bir tasiyici gövde (500) üzerinde saglanmistir. Bahsedilen tasiyici gövde (500), yagmurlu, karli soguk hava sartlarina karsi su geçirmez ve dayanikli bir yapida konfigüre edilmistir. Tasiyici gövde (500), rüzgartürbini ile irtibatlanmasi için birtutunma plakasi (400) içermektedir. Sekil 4"e atfen bulusun mümkün bir yapilanmasinda, bahsedilen tasiyici gövde (500) ve bahsedilen tutunma plaka (400) arasinda bir baglanti kolu (600) saglanmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, bahsedilen tutunma plakasi (400) bir miknatis (510) içerek sekilde konfigüre edilmektedir. Bahsedilen miknatis (510), tutunma plakasi (400) ile baglantili olan tasiyici gövdenin (500) rüzgar türbinlerine ve kanatlarina kolay bir sekilde yerlestirilmesi ve demonte edilmesi saglanmaktadir. Böylelikle, montaj ve demontaj islemlerinde türbin kanatlarinda anomali olusmasi engellenmektedir. Kullanilan miknatis (510), korozyona karsi dayanikli ve yüksek mukavemetli yapida saglanacak sekilde konfigüre edilmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, günes panelleri (160) tutunma plakasindan (400) disariya dogru uzanan panel tasima kollari (800) ile tasinmaktadir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, tasiyici gövde (500), kubbe biçiminde bir üst gövdeyi (700) içermektedir. Bahsedilen üst gövdenin (700) kubbe biçiminde olmasi, çevreden gelen gürültünün azaltilmasini saglamaktadir. Ayrica kubbe biçiminin kanatlara dönük olmasi da kanatlardan elde edilen verilerin daha iyi bir sekilde toplanmasini saglamaktadir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, üst gövdenin (700) ari kovani seklinde bir kapak içermesidir. Bu sayede rüzgar ve sudan koruyan yapinin davul etkisi yapmamasi saglanmaktadir. Arikovani sekli sayesinde üzerine yagmur yagmasi durumunda bile ses olusmamasi saglanmaktadir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, tutunma plakasinin (400) iki yanindan disariya dogru uzanan panel tasima kollari (800) saglanmistir. Bahsedilen iki adet panel tasima kollarina (800) birer günes paneli (160) yerlestirilmektedir. Günes panelleri (160), günes isinlarindan dogru bir sekilde faydalanmak üzere panel tasima kollari (800) araciligiyla tasinabilecek sekilde konfigüre edilmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda sistem (10), SCADA ile entegre olarak çalisacak sekilde konfigüre edilmistir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, sistem (10) verileri aktarmak için IOT (nesnelerin interneti) kullanmakta ve internet üzerinden birimler arasi ve kullanicilarla iletisim kurulabilmektedir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda, sistem (10) makine ögrenimi algoritmalari kullanarak türbin kanatlarina ait erken hasartespiti gerçeklestirebilmektedir. Bulusun mümkün bir yapilanmasinda sistem (10), sensörler tarafindan toplanan veriler dogrultusunda rüzgar türbin kanatlarina ait fiziksel bütünlük bozukluguna ve/veya buzlanmaya iliskin üretilen sinyallerin görüntülendigi bir kullanici terminali (210) içermektedir. Sistemde (10) kullanilan IOT haberlesme, makine ögrenimi ve SCADA ile türbin kanatlari gerçek zamanli olarak kesintisiz olarak takip edilebilmektedir. Makine ögrenimi algoritmalari ile türbin kanatlarinda olusan hasar veri dogrultusunda zaman içerisinde gelecekte olusabilecek hasar artisini da tahmin edebilmektedir. SCADA ile entegre olarak çalisilarak sisteme (10) ait trend takibi ve güç egrisi analizi yapilabilmektedir. Bulusun örnek bir çalisma senaryosu asagidaki gibi açiklanmaktadir; Rüzgar türbin kanatlarinin dönmesi sirasinda belirli bir gürültü ve titresim meydana gelmektedir. Yagmur, kar gibi zorlu hava sartlarinda veya gökyüzünde uçan kuslarin kanatlara çarpmasi durumunda kanatlarinda çesitli hasarlar meydana gelebilmektedir. Örnegin, havanin soguk oldugu günlerde kanatlarda donma meydana gelebilmektedir. Kuslarin türbinlere çarpmasi durumunda kanatlarda çatlaklar, kiriklar meydana gelebilmektedir. Bu tarz durumlarda, kanatlarda olusan titresim karakteristikleri ve ses dalgalarindan olusan gürültü degerleri degismektedir. Rüzgar türbin kanatlarinda olusan veya olusabilecek bu tarz çesitli hasar ve anomalileri tespit etmek üzere türbinlere ve/veya türbin kanatlarina izleme modülü (100) ve aeroakustik sensör (120) ve titresim sensörleri (110) yerlestirilmektedir. Sensörler ile kanatlarin titresim ve gürültü ölçümleri gerçek zamanli olarak takip edilebilmektedir. Örnegin, rüzgar türbin kanadinda zorlu hava sartlarindan ve/veya kus çarpmasindan kaynakli herhangi bir çatlak, kirik olustugunda kanadin olusturdugu titresim ve gürültü karakteristigi degisiklik göstermektedir. Bu durumda, toplanan veriler dogrultusunda bir sunucu (200) fiziksel bütünlügün bozulduguna dair sinyal üretmektedir. Üretilen sinyal ile kullanici terminalinde (210) uyari ve alarm olusturulmasini saglamaktadir. SCADA ve IOT araciligiyla sensör verileri, kullanici terminaline (210) iletilerek veri analizlerinin yapilmasini ve verilerin izlenmesi saglanmaktadir. Sensörlerin sagladigi veriler dogrultusunda, kanatlarda olusan hasarin konumu ve tipi gibi bilgilere ulasilabilmektedir. Ayrica sensör modüllerinin (900) kullanildigi durumlarda, titresim sensörleri (110) ile kanat yüzeylerinde ve altlarinda olusan anomalliklerin algilanmasini saglamaktadir. Sensörler tarafindan elde edilen veriler, kayit altina alinabilmekte böylelikle makine ögrenimi algoritmalari ile gelecekte olusabilecek hasar tahminleri yapilabilmektedir. Ayrica, yeni gelistirilecek kanatlar için örnek veri setleri olusturulmasini saglamaktadir. Bulusun koruma kapsami ekte verilen istemlerde belirtilmis olup kesinlikle bu detayli anlatimda örnekleme amaciyla anlatilanlarla sinirli tutulamaz. Zira teknikte uzman bir kisinin, bulusun ana temasindan ayrilmadan yukarida anlatilanlar isiginda benzer yapilanmalar ortaya koyabilecegi açiktir. SEKILDE VERILEN REFERANS NUMARALARI Sistem 100 Izleme modülü 110 Titresim sensörü 120 Aeroakustik sensörü 130 Islemci birimi 140 Sarj kontrol devresi 150 Batarya 160 Günes paneli 170 Haberlesme birimi 200 Sunucu 210 Kullanici terminali 300 Haberlesme agi 400 Tutunma plakasi 500 Tasiyici gövde 510 Miknatis 600 Baglanti kolu 700 Üst gövde 800 Panel tasima kolu 900 Sensör modülü 901 Sensör haberlesme birimi 910 Aeroakustik modülü 920 Titresim modülü TR TR TR TR TR TR TR TRDESCRIPTION TECHNICAL FIELD FOR DETECTING PHYSICAL DAMAGE OR ICING ON WIND TURBINE BLADES The invention relates to a system for detecting physical integrity defects and/or icing on wind turbine blades. PREVIOUS TECHNIQUE A wind turbine is a renewable energy source that converts wind energy into kinetic energy and is used to generate electricity. It generally consists of large turbine blades mounted on tall towers. Various types of damage can occur to turbine blades over time. Wind turbine blades are constantly exposed to external factors and can wear down over time. Surface damage, fractures, holes caused by collisions, or material fatigue are common causes of damage to blades. Therefore, regular monitoring and early detection of potential damage to turbine blades is important to ensure the efficiency and reliability of turbines. Today, various methods and systems exist for detecting damage to turbine blades. However, turbine blades are generally located at high altitudes and in challenging conditions. Therefore, the assembly and disassembly of the equipment used for detection are difficult. Furthermore, damage to the turbine blades can occur during these processes. Sensors and/or equipment used to detect damage to turbine blades require a power source to operate. The remote and high placement of sensors on turbine blades can make it difficult to run power supply cables and meet energy needs. Data obtained from the sensors on the turbine blades needs to be transmitted to the turbine's main control center or data analysis systems. However, due to wired communication or improper sensor mounting, data transmission may not be possible for turbines in remote or isolated areas, thus preventing the monitoring of damage to the turbine blades. In conclusion, all the problems mentioned above have made it necessary to make an innovation in the relevant technical field. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a system aimed at eliminating the disadvantages mentioned above and bringing new advantages to the relevant technical field. One aim of the invention is to create a system that monitors damage and anomalies in turbine blades. Another aim of the invention is to create a system that reduces wind turbine costs by enabling early detection of damage to wind turbine blades. Yet another aim of the invention is to create a system that detects damage to wind turbine blades with ease of assembly. To achieve all the aims mentioned above and detailed below, the present invention is a system for detecting physical integrity defects and/or icing on wind turbine blades. Accordingly, it requires at least one monitoring module to be installed on the aforementioned wind turbine; The invention includes at least one vibration sensor for measuring wind turbine vibrations; at least one aeroacoustic sensor for detecting sound waves; a monitoring module containing a processor unit that receives the measurements from the aforementioned vibration sensor; a communication unit that enables the transmission of the received measurements to a server via a communication network; and a server that records the measurements from the vibration sensor and aeroacoustic sensor and generates a signal regarding physical integrity issues and/or icing if the measurements deviate from predetermined conditions. This allows for the early detection of damage to wind turbine blades. A key feature of a possible configuration of the invention is that the aforementioned vibration sensor is integrated into the aforementioned monitoring module. A key feature of a possible configuration of the invention is that the aforementioned aeroacoustic sensor directly transmits the measurements it obtains to the aforementioned server. A possible configuration of the invention involves the aeroacoustic sensor including a communication unit to transmit the measurements it obtains to the server. Another possible configuration involves at least one vibration sensor being provided in at least one vibration module for connection to the blades; this vibration module includes a sensor communication unit that enables the measurements received from the vibration sensor to be sent to the monitoring module. Thus, changes in vibration occurring in wind turbine blades can be detected, and damage can be identified. A further possible configuration involves the vibration modules being arranged at predetermined intervals along the blades. This allows for the design of suitable vibration modules according to different blade types and sizes. Finally, a possible configuration involves an aeroacoustic sensor being provided in an aeroacoustic module for connection to the blades. One possible configuration of the invention is that the aeroacoustic module mentioned includes a sensor communication unit that enables the measurements received from the aeroacoustic sensor to be sent to the server. Another possible configuration of the invention is that at least one vibration sensor and at least one aeroacoustic sensor are provided in at least one sensor module for connection to the wings; these sensor modules include a sensor communication unit that enables the measurements received from the aeroacoustic sensor and the vibration sensor to be sent to the monitoring module. Thus, damage detection analyses can be performed with the data collected from the aeroacoustic and vibration sensors. Another possible configuration of the invention is that the server mentioned works integrated with SCADA. Another possible configuration of the invention includes at least one solar panel. Thus, the energy required for the operation of the system can be met from solar energy. Another possible configuration of the invention includes at least one battery. Another possible configuration of the invention includes a charge control circuit to convert the current produced by the solar panel into a battery suitable for storage. Thus, the energy obtained from solar power is stored in the battery and used to meet the system's energy needs. Another possible configuration of the invention involves housing the battery and processor unit within a single housing. A further possible configuration includes a mounting plate to connect this housing to the wind turbine. Finally, the mounting plate incorporates a magnet, facilitating easy mounting to wind turbines. Finally, a possible configuration includes a connecting arm between the mounting plate and the housing. Another possible configuration of the invention includes panel support arms extending outwards from the mounting plate to carry the aforementioned solar panels. Another possible configuration of the invention includes a dome-shaped upper body. Another possible configuration of the invention includes a beehive-shaped lid for the aforementioned upper body. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURE: Figure 1 shows a schematic view of the system. Figure 2 shows a schematic view of the system with its vibration module and aeroacoustic module. Figure 3 shows a schematic view of the system with its sensor module. Figure 4 shows a representative view of the carrier body structure. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This detailed description explains the subject of the invention only with examples that will not create any limiting effect on the better understanding of the subject. The invention relates to a system (10) for detecting physical integrity defects and/or icing on wind turbine blades. Referring to Figure 1, the system (10) includes at least one monitoring module (100) to be placed on the wind turbines in question to monitor the condition of the wind turbine blades, at least one vibration sensor (110) for measuring vibrations occurring in the wind turbines, and at least one aeroacoustic sensor (120) for detecting sound waves. The aforementioned monitoring module (100) includes a processor unit (130) that receives the measurements obtained by the vibration sensor (110) and the vibration sensor (110) The system (10) includes a communication unit (170) to send the measurements it receives to a server (200) via a communication network (300). The system (10) also includes a server (200) that can record the measurements received from the sensors and generate a signal regarding physical integrity issues and/or icing if the measurements deviate from predetermined values. In a possible configuration of the invention, the vibration sensor (110) is provided in the monitoring module (100). The monitoring module (100) is placed in suitable locations on the wind turbines and sends the data collected by the vibration sensor (110) to the server (200) via a communication unit (170). In a possible configuration of the invention, the aeroacoustic sensor (120) can send the measurements and data it obtains directly to the server (200). In another possible configuration of the invention, the aeroacoustic sensor (120) can send the data and measurements it obtains to the server (200) via a communication unit (170). In a possible configuration of the invention, the mentioned system (10) is configured to detect damage caused by any bird or object impact on wind turbine blades, icing on turbine blades in cold weather, and to make future damage predictions. The system (10) detects damage and malfunctions on wind turbine blades with its units. Referring to Figure 2, in a possible configuration of the invention, at least one vibration sensor (110) is configured to be connected to the wind turbine blades by being provided in at least one vibration module (920). Vibration modules (920) can be glued to the inside of the wind turbine blades with a well-known epoxy adhesive. The mentioned vibration Vibration data generated in the turbine and turbine blades are measured by sensors (110). The measured vibration data provides information about whether any damage or icing has occurred on the blades. In addition, the vibration module (920) is configured to transmit the measurement data it receives from the sensors to the monitoring module (100) via a sensor communication unit (901). In a possible configuration of the invention, the vibration module (920) is configured to be placed inside or on the wind turbine blades at predetermined intervals. In a possible configuration of the invention, an aeroacoustic sensor (120) is configured to be provided in an aeroacoustic module (910) and connected to the wind turbine. The aforementioned aeroacoustic sensor (120) is used to measure vibrations during the operation of the turbine blades. It is configured to provide data on the noise generated by the emitted sound waves. Accordingly, it is possible to detect noise generation on the blades and whether there is damage and/or icing on the turbine blades. In addition, the aeroacoustic module (910) is configured to transmit the measurement data it receives from the sensors to the server (200). In another possible configuration of the invention, as shown in Figure 3, at least one sensor module (900) is configured to include at least one vibration sensor (110) and at least one aeroacoustic sensor (120) and to be connected to the blades. In addition, the aforementioned sensor modules (900) are configured to include a sensor communication unit (901) and to send the measurements received from the sensors to the monitoring module (100). In a possible configuration of the invention, the system (10) is configured to include at least one solar panel (160) and at least one battery (150). The aforementioned solar panel (160) converts sunlight into electrical energy, generating an electric current. The generated electric current can be stored in the aforementioned battery (150). The system (10) includes a charge control circuit (140) to make the generated electric current suitable for storage in the battery (150). Thus, the energy needs of the system (10) are met by the solar panel (160) and the battery (150) without the need for an external energy source and electrical cable connections over long distances. In a possible configuration of the invention, at least one aforementioned sensor module (900) is configured to connect to the solar panels (160). Thus, the energy needs of the modules can also be met by solar energy. In a possible configuration of the invention, the tracking module (100) and the aeroacoustic sensor (120) are configured on a carrier housing (500). In a possible configuration of the invention, the aeroacoustic module (910) and the vibration module (920) are configured on the aforementioned carrier housing (500). In a possible configuration of the invention, the processor unit (130) and the battery (150) are provided on a carrier housing (500). The aforementioned carrier housing (500) is configured to be waterproof and durable against rainy, snowy and cold weather conditions. The carrier housing (500) includes a mounting plate (400) for connection with the wind turbine. In a possible configuration of the invention, as shown in Figure 4, a connecting arm (600) is provided between the aforementioned carrier body (500) and the aforementioned holding plate (400). In a possible configuration of the invention, the aforementioned holding plate (400) is configured to include a magnet (510). The aforementioned magnet (510) enables easy mounting and dismounting of the carrier body (500) connected to the holding plate (400) onto the wind turbines and blades. This prevents anomalies from occurring on the turbine blades during assembly and dismounting. The magnet (510) used is configured to be corrosion-resistant and of high strength. In a possible configuration of the invention, solar panels... (160) is carried by panel carrying arms (800) extending outwards from the holding plate (400). In a possible configuration of the invention, the carrier body (500) includes a dome-shaped upper body (700). The dome shape of the mentioned upper body (700) reduces noise from the environment. In addition, the dome shape facing the wings allows for better data collection from the wings. In a possible configuration of the invention, the upper body (700) includes a beehive-shaped lid. This ensures that the structure, which protects against wind and water, does not create a drum effect. Thanks to the beehive shape, no sound is generated even if it rains on it. In a possible configuration of the invention, panel carrying arms extend outwards from both sides of the holding plate (400). (800) has been provided. A solar panel (160) is placed on each of the two panel carrying arms (800) mentioned. The solar panels (160) are configured to be carried via the panel carrying arms (800) in order to make proper use of the sun's rays. In a possible configuration of the invention, the system (10) is configured to work integrated with SCADA. In a possible configuration of the invention, the system (10) uses IoT (Internet of Things) to transmit data and can communicate between units and users over the internet. In a possible configuration of the invention, the system (10) can perform early damage detection of turbine blades using machine learning algorithms. In a possible configuration of the invention, the system (10) can detect wind turbine blades based on data collected by sensors. It includes a user terminal (210) that displays the signals generated regarding physical integrity issues and/or icing. Using IoT communication, machine learning, and SCADA in the system (10), turbine blades can be monitored continuously in real time. Machine learning algorithms can predict future damage increases based on damage data on turbine blades over time. Working integrated with SCADA, trend tracking and power curve analysis can be performed on the system (10). An example working scenario of the invention is explained as follows; A certain noise and vibration occur during the rotation of wind turbine blades. In harsh weather conditions such as rain or snow, or when birds flying in the sky collide with the blades, various damages can occur to the blades. For example, freezing can occur on the blades on cold days. If birds collide with the turbines, damage can occur to the blades. Cracks and fractures can occur. In such cases, the vibration characteristics and noise values generated by sound waves in the blades change. Monitoring modules (100), aeroacoustic sensors (120), and vibration sensors (110) are installed on turbines and/or turbine blades to detect various damages and anomalies that occur or may occur in wind turbine blades. Vibration and noise measurements of the blades can be monitored in real time with the sensors. For example, when any crack or fracture occurs in a wind turbine blade due to harsh weather conditions and/or bird strikes, the vibration and noise characteristics of the blade change. In this case, a server (200) generates a signal indicating that the physical integrity has been compromised based on the collected data. The generated signal enables the creation of a warning and alarm in the user terminal (210). Through SCADA and IoT, sensor data is transmitted to the user terminal (210), enabling data analysis and monitoring. Based on the data provided by the sensors, information such as the location and type of damage to the wings can be obtained. In addition, when sensor modules (900) are used, vibration sensors (110) enable the detection of anomalies on and under the wing surfaces. The data obtained by the sensors can be recorded, thus allowing machine learning algorithms to predict future damage. It also enables the creation of sample data sets for newly developed wings. The scope of protection of the invention is specified in the requirements given in the appendix and cannot be limited to the examples given in this detailed description. Because a technical expert can, without deviating from the main theme of the invention, make similar observations based on the above description. It is clear that the configurations can reveal. REFERENCE NUMBERS GIVEN IN THE FIGURE System 100 Monitoring module 110 Vibration sensor 120 Aeroacoustic sensor 130 Processor unit 140 Charge control circuit 150 Battery 160 Solar panel 170 Communication unit 200 Server 210 User terminal 300 Communication network 400 Handhold plate 500 Carrier body 510 Magnet 600 Connection arm 700 Upper body 800 Panel carrying arm 900 Sensor module 901 Sensor communication unit 910 Aeroacoustic module 920 Vibration module TR TR TR TR TR TR TR TR

Claims (1)

1.1.
TR2023/010280A 2023-08-23 2023-08-23 PHYSICAL DAMAGE OR ICING DETECTION SYSTEM ON WIND TURBINE BLADES TR2023010280A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2023/010280A TR2023010280A1 (en) 2023-08-23 2023-08-23 PHYSICAL DAMAGE OR ICING DETECTION SYSTEM ON WIND TURBINE BLADES
PCT/TR2024/050334 WO2025042362A1 (en) 2023-08-23 2024-04-02 Detection system for physical damage or icing on wind turbine blades

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2023/010280A TR2023010280A1 (en) 2023-08-23 2023-08-23 PHYSICAL DAMAGE OR ICING DETECTION SYSTEM ON WIND TURBINE BLADES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR2023010280A1 true TR2023010280A1 (en) 2025-03-21

Family

ID=94732646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2023/010280A TR2023010280A1 (en) 2023-08-23 2023-08-23 PHYSICAL DAMAGE OR ICING DETECTION SYSTEM ON WIND TURBINE BLADES

Country Status (2)

Country Link
TR (1) TR2023010280A1 (en)
WO (1) WO2025042362A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8277185B2 (en) * 2007-12-28 2012-10-02 General Electric Company Wind turbine, wind turbine controller and method for controlling a wind turbine
US7896613B2 (en) * 2009-06-03 2011-03-01 General Electric Company System and method for wind turbine noise control and damage detection
CN111306008B (en) * 2019-12-31 2022-03-11 远景智能国际私人投资有限公司 Fan blade detection method, device, equipment and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025042362A1 (en) 2025-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112324629B (en) A wind turbine blade early damage monitoring system and method based on vibration and sound
CN107781118B (en) Blade of wind-driven generator health status monitoring system based on multi-sensor information
CN113286944B (en) Method and system for monitoring health state of blade root fastener
CN101038186A (en) Device for online warning freezing and swing of transmission line
CN103411659A (en) Wind driven generator blade and method and system for monitoring tower barrel states
CN213302548U (en) Intelligent integrated solid-state automatic telemetering meteorological station system
CN103364072A (en) Wind turbine generator blade on-line detecting method and device
CN111765926B (en) A fiber optic junction box for smart IoT towers
CN113623144A (en) Blade state monitoring system based on acoustic algorithm and monitoring method thereof
CN109973332A (en) Blade of wind-driven generator icing on-line monitoring method and device
CN108599724A (en) A kind of photovoltaic module on-line monitoring system and monitoring method
CN114412730A (en) An intelligent sensor system for online status and fault diagnosis and monitoring of fan blades
CN106194602B (en) A kind of wireless acoustic emission detection system of Wind turbines
CN105785925A (en) Remote monitoring system for offshore wind turbine generator
CN108414002A (en) A kind of environmental parameter test device of offshore wind farm unit
CN207764304U (en) A kind of Lightning Warning system
TR2023010280A1 (en) PHYSICAL DAMAGE OR ICING DETECTION SYSTEM ON WIND TURBINE BLADES
CN114353862A (en) Transmission line ground wire galloping monitoring and alarming device and alarming method
CN113109587A (en) Method, system and device for measuring wind speed of power transmission line and storage medium
CN112583115A (en) System for collecting lightning parameters of wind power plant cluster
CN218496154U (en) Inside corrosion of bridge cable and humiture real-time supervision device
CN114333224B (en) A forest fire early warning system for transmission line corridors
CN214843366U (en) Cableway patrol instrument and early warning system
CN201544224U (en) Infrared wireless thermal imagery polling robot
CN214836883U (en) Ice throwing early warning range distinguishing device for wind power plant in ice area