Wor­an erkennt man, dass ein Rotor­flü­gel eine Unwucht hat?

Auto­rei­fen, Wasch­ma­schi­ne oder Wind­kraft­an­la­ge – rotie­ren­de Sys­te­me lau­fen nur „rund“, wenn alle Bau­ele­men­te des Sys­tems zuein­an­der aus­ta­riert sind.

Even­tu­el­le Unwucht ein­zel­ner Kom­po­nen­ten müs­sen sorg­sam aus­ge­gli­chen wer­den. Bei einer Wind­kraft­an­la­ge sind es vor allem die Rotor­flü­gel, die durch auf­tre­ten­de Unwucht das Gesamt­sys­tem beein­flus­sen kön­nen.

Bei einem gro­ßen Durch­mes­ser der Rotor-Schei­be tre­ten je nach Betriebs­zu­stand gewal­ti­ge Las­ten auf. Dreh­zahl­be­dingt errei­chen die Spit­zen der Rotor­blät­ter annä­hernd die Schall­ge­schwin­dig­keit, bleibt aber durch die Regu­lie­rung der Steue­rungs­elek­tro­nik knapp unter­halb der Schall­ge­schwin­dig­keit und damit dem Durch­bre­chen der Schall­mau­er. Aller­dings ist die­ser hohe Dreh­zahl­be­reich des Rotors sehr anfäl­lig gegen auf­tre­ten­de Unwuch­ten im Rotor­sys­tem.

Die­se Unwuch­ten kön­nen ent­we­der als Mas­se­un­wucht (MU) oder als aero­dy­na­mi­sche Unwucht (AU) auf­tre­ten, mit spe­zi­fi­schen Ursa­chen:

• Mas­sen­un­wuch­ten ent­ste­hen durch unglei­che Ver­tei­lung der Mas­sen in den drei Rotor­blät­tern. Die unter­schied­li­chen Mas­se­ver­tei­lun­gen ent­ste­hen durch
  • Feh­ler in der Fer­ti­gung der Rotor­blät­ter:
  • Den Aus­tausch eines ein­zel­nen Rotor­blat­tes:
  • Ver­stopf­te Ablauf­öff­nun­gen für Kon­den­sat oder ein­ge­drun­ge­nes Regen­was­ser:
  • Eis­ab­la­ge­run­gen auf den Rotor­blät­tern.

• Aero­dy­na­mi­sche Unwuch­ten ent­ste­hen durch
  • Dif­fe­rie­ren­de Blatt­an­stell­win­kel – Mon­ta­ge- oder Fer­ti­gungs­feh­ler;
  • Ver­än­de­run­gen in der Rotor­blatt-Geo­me­trie durch schlecht aus­ge­führ­te Repe­ra­tu­ren;
  • Beschä­di­gung von Strö­mungs­ele­men­ten, z. B. durch Eis­wurf.

Die Aus­wir­kun­gen von Unwuch­ten kön­nen für die Betrei­ber von Wind­kraft­an­la­gen erheb­lich sein, sie rei­chen vom vor­zei­ti­gen Aus­fall wich­ti­ger Kom­po­nen­ten wie Getrie­ben oder Gene­ra­to­ren bis zu irre­pe­ra­blen Schä­den an den Rotor­blät­tern, Aggre­ga­ten oder Schweiß­näh­ten an den Turm­seg­men­ten. In jedem Fall füh­ren die­se Unwuch­ten zu Ertrags­ein­bu­ßen für die Betrei­ber der unrund lau­fen­den Wind­kraft­an­la­ge. Allein die Abwei­chung von +/- 2° im Blatt­an­stell­win­kel eines Rotor­blat­tes kann eine Ertrags­min­de­rung von meh­re­ren Tau­send Euro pro Jahr bedeu­ten.

Unwuch­ten im Rotor­sys­tem besei­ti­gen

Dabei las­sen sich Unwuch­ten im Rotor­sys­tem rela­tiv kos­ten­güns­tig ermit­teln und besei­ti­gen. Mas­sen­un­wuch­ten sind mit­tels kon­ven­tio­nel­ler Schwin­gungs­mes­sung zuver­läs­sig zu erken­nen und mit Hil­fe von ein­ge­brach­ten Aus­gleichs­ge­wich­ten in den Rotor­blät­tern ein­fach zu behe­ben. Aero­dy­na­mi­sche Unwuch­ten las­sen sich durch pho­to­me­tri­sche Ver­mes­sung der Rotor­blät­ter und durch Test­läu­fe mit defi­nier­ter Ver­stel­lung des Blatt­an­stell­win­kels erken­nen und behe­ben.

Mit vor­aus­schau­en­der War­tung und Instand­hal­tung las­sen sich nicht nur die Betriebs­kos­ten, der Aus­fall sehr kos­ten­in­ten­si­ver Sys­tem­kom­po­nen­ten oder der Total­ver­lust einer Wind­kraft­an­la­ge ver­mei­den. Belohnt wird die Pfle­ge einer Wind­kraft­an­la­ge durch die Stei­ge­rung des Ertra­ges und eine län­ge­re Lebens­dau­er der Anla­ge. Auf jeden Fall soll­te eine Reak­ti­on erfol­gen, bevor Unwuch­ten im Rotor­sys­tem zu fol­gen­schwe­ren Schä­den füh­ren. Der bes­te Weg, um nach­tei­li­ge Schä­den an den Anla­gen zu ver­mei­den ist die tur­nus­mä­ßi­ge Über­prü­fung und Kor­rek­tur der Wuch­ten des Rotor­sys­tems.