Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-7567
Main Title: Unterraumbasierte Detektion von Strukturschäden an Jacket-Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen
Translated Title: Subspace based detection of structural damage on jacket foundations of offshore wind turbines
Author(s): Hille, Falk
Advisor(s): Rücker, Werner
Petryna, Yuri
Referee(s): Petryna, Yuri
Ruecker, Werner
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: 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 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 Gründungsstrukturen mit dem beschriebenen Verfahren, auch unter Einsatz weniger Messaufnehmer, zuverlässig möglich ist.
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 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.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de//handle/11303/8421
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-7567
Exam Date: 19-Oct-2018
Issue Date: 2018
Date Available: 4-Dec-2018
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): schwingungsbasierte Verfahren
Schadensdetektion
Unterraummethoden
Offshore-Windenergieanlagen
vibration based methods
damage detection
subspace based methods
offshore wind turbines
structural health monitoring
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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