Vermessung Rotorblatt, Windenergieanlage

Erfassung der Formabweichung von Rotorblättern für Windenergieanlagen

Reflektorloses vermessen mittels Tachymeter

IWS Henry Dietrich, Freelancer

Kurzfassung

Vermessung von Rotorblättern der Enercon-Anlage E-126 mittels Tachymeter zur Ermittlung der Abweichung gegenüber dem CAD-Modell.

1. Einleitung

Zunächst eine kurze Vorstellung meiner Person:

Ich bin Internationaler Schweißfachmann und war von 2008-2013 bei der Firma MAM in Magdeburg beschäftigt. Diese gehört zur ENERCON-Gruppe und produziert vorwiegend Baugruppen für Windenergieanlagen und Wasserkraftwerken. Erstrangig wurde ich für die qualitative Einschätzung von Schweißnähten eingestellt. Doch bald schon stellten sich erhöhte Qualitätsanforderungen an die aus Stahl gefertigten Rotorblätter dar. Diese sollten mittels 3D-Vermessung beurteilt und Maßnahmen zur Erhöhung der Qualität in der Produktion eingeleitet werden. Eine Totalstation, die Sokkia Net1 und die dazu gehörige Software wurden über die Firma GLM bezogen. Nach einer 2-tägigen Einweisung ging es dann auch schon mit der Vermessung los!

2. Messaufgabe und deren Lösung

Die erste Rotorblatt Generation die vermessen wurde bestand noch aus acht einzelnen Sektionen, deren Länge etwa 3m betrug. Dadurch ließen Sie sich bequem auf einem Drehtisch platzieren und vermessen. Rotorblätter der neuen Generation dagegen, werden aus Blechen gefertigt derer Einzellänge über 11m beträgt. Die dadurch neu entstandenen Messbedingungen galt es zu bewältigen.

An dieser Stelle möchte ich einen kleinen Einblick über die Produktion der Rotorblätter für die Windenergieanlage E-126 vermitteln!

Anlage E-126

Rotorblatt mit Hinterkästen

2.1 Warmverformung und Zuschnitt

Das Rotorblatt für die Anlage E-126 besteht aus 12 einzelnen LP-Blechen die mit unterschiedlichen Dicken aus einem Stück Stahlblech gewalzt werden. Diese werden dann im Glühofen auf Normalglühtemparatur erhitzt. Anschließend werden Sie in einer Presse umgeformt. Die hierfür gebauten Formkästen wurden von uns vermessen und mittels iterativen Abstecken so gekennzeichnet das später je 3 Dorne eingebracht wurden konnten um die Kontur auf dem umgeformten Blech zu ermitteln. Die endgültige Form der Bleche entsteht mittelst eines Roboters auf einer Plasmaschneidanlage unter Verwendung der vermessenen Dorne.

3D-Verformung

Plasma-Zuschnitt

2.2 Zusammenbau

Nachdem die Bleche geschliffen und die Vorstrahle durchlaufen haben, werden sie in einer Bauhelling zusammengefügt. Anschließend werden Blatt- und Trennflansch ausgerichtet und abgeheftet. Daraufhin wird das Rotorblatt verschweißt und durchläuft mehrere zerstörungsfreie Prüfungen. Anschließend wird das Rotorblatt spannungsarmgelüht und mechanisch bearbeitet.

Bauhelling, offen

Bauhelling, geschlossen

2.3 Vermessung

Die eigentliche Vermessung beginnt schon beim Zusammenbau.

Um Länge, Verdrehung und Parallelität zu ermitteln, werden am Blattflansch und Trennflansch, Zielmarken angebracht. Durch die Messung von 3 Zielmarken am Blattflansch wird die Lage des Rotorblattes ermittelt. Danach wird ein Programm gestartet, das automatisch 40 Messpunkte, reflektorlos, am Blattflansch vermisst. Anschließend werden noch 2 Zielmarken für die Verdrehung und 8 Zielmarken für die Parallelität am Trennflansch manuell gemessen. Im 3D-Programm:Rhinoceros wird mittels dem GLM Plug-In: 3-Dim PT die Auswertung der Daten vorgenommen und das Rotorblatt zu weiteren Bearbeitung freigegeben. Nach Fertigstellung des Rohteils werden noch einmal die Maße des Rotorblattes ermittelt um diese für die mechanische Bearbeitung der beiden Flansche zu Verfügung zu stellen.

Wenn alle Fertigungsschritte inklusive Lackierung beendet sind beginnt die Endvermessung.

Das Rotorblatt wird auf 2 Rollwerken positioniert und in Ausgangstellung gedreht.

Am Blattflansch und Trennflansch werden Zielmarken angebracht um die Lage im Raum zu ermitteln. Die ersten 2 Sektionen werden nun automatisch, reflektorlos, gescannt.

Da nicht alle Sektionen von einem Standort aus erfasst werden können wird am Ende der 1.Messung die jetzige Lage mit Hilfe von 3 Kugel-Zielmarken erfasst.

Das Rotorblatt wird nun weitergedreht. Mit Hilfe der Kugel-Zielmarken bestimmen wir nun wieder dessen Position.

Diese Schritte wiederholen sich, bis das gesamte Rotorblatt gescannt wurde.

Komplettvermessung

3. Auswertung

Die Daten der Vermessung werden ins CAD-Programm Rhinozeros geladen.

Mit dem Auswerttool 3-Dim PT wird die gemessene Punktwolke mit dem 3D-Modell verglichen. Anhand von Pfeilen und Maßzahlen lassen sich schon optisch eventuelle Abweichungen erkennen. Diese lassen sich dann bei Bedarf in eine Excel-Tabelle exportieren.

Auswertung in Rhinoceros

4. Anwendung der Messergebnisse

Durch intensive Auswertung der Messergebnisse konnten Korrekturen an den Formen sowie die Schweißfolge beim Fertigen verbessert werden.

Die Verdrehung der beiden Flansche zueinander wurde zum Beispiel von 1 Grad auf unter 0,2 Grad verbessert und das bei einem Abstand von 24200 mm und einem 3D verformten Bauteil! Die Maßabweichungen des gesamten Bauteils konnten auf unter 5 mm zur Sollkontur reduziert werden.

Wenn Sie ähnliche Aufgabe und Projekte haben, so wenden Sie sich an mich und wir werden eine Lösung finden. Egal ob im Maschinenbau, im Schienenfahrzeugbau oder beim Bau von Windenergieanlagen. Bitte kontaktieren Sie mich.

HD-QA-SERVICE

Gottfried-von-Herder-Straße 2

06388 Stadt Südliches Anhalt Ortsteil Edderitz

Tel.: +491712362682

E-Mail.: hd-qa-service@hotmail.com

Internet: hd-qa-service.de