Et nyt system udviklet på DTU sikrer, at vindmøllevingernes sensorer altid måler rigtigt, så vingerne udnytter vinden bedst muligt.

Vestas var med i udviklingen, og har nu købt patentet af DTU.

Professor Mogens Blanke fra DTU Elektro har sammen med andre forskere på DTU i en årrække arbejdet med nye metoder til aktiv fejldiagnosticering, så da en af hans studerende skulle i gang med sit eksamensprojektet, foreslog Vestas, at han kunne kigge nærmere på de sensorer, der sidder i vindmøllernes vinger.

»Det er virkelig dejligt at se, at de forskningsområder vi har arbejdet med også kommer ud og bliver anvendt i industrien,« siger Mogens Blanke.

Forkert indstillet vinge giver ekstra slid
Hvis en vindmølle skal levere det optimale udbytte, skal vingerne stå korrekt i forhold til vindretning og -hastighed:Derfor er alle vinger udstyret med sensorer, der skal sikre netop det.

I princippet er der to sensorer, hvor den ene måler vingens pitch, altså hvordan vingen er drejet i forhold til vindretning og hastighed, mens den anden er en lastsensor, som måler det mekaniske moment på vingen ved vingens rod.

Desværre hænder det, at sådanne sensorer med tiden begynder at afvige en anelse fra det nulpunkt, de i sin tid blev kalibreret til.
Det kan også ske, at de simpelthen begynder at måle forkert på grund af materialenedbrud eller anden slidtage.

Med DTU’s nye metode kan en vindmølle producere på fuld tryk, selv om der opstår en harmløs fejlmåling i systemet.

Det gøres ved at indføre såkaldt fejltolerant regulering, som er en kombination af fejldiagnose og håndtering af diagnosticerede fejl.

Problemet er nemlig, at hvis en vinge står forkert, kan en fejl på blot en eller to grader medføre mærkbar ubalance, som kan påvirke møllens roterende dele.

Ved at indføre fejldiagnose og automatisk reagere på fejl, som ikke er kritiske, men som alligevel påvirker møllen, kan unødigt slid og produktionstab undgås.

Det kan betyde længere levetid for visse komponenter og bedre produktion, end hvis møllen fik lov til at køre med en fejl gennem længere tid.

Forskel på fysisk fejl og sensorfejl
»Med den eksisterende teknologi har man ikke været i stand til at se, om der var tale om en fysisk fejl eller en sensorfejl. Men det kan vi nu,« fortæller Mogens Blanke.

Løsningen hedder aktiv fejldiagnosticering, og eksamensprojektstuderende Søren Dalsgaard blev sat til at undersøge sagen til bunds ved hjælp af grafteori (som også anvendes i bl.a. operationsanalyse).
Løsningen var at isolere en fejl til én af de to sensorer eller til det fysiske system:

»I stedet for at forsøge at løse en masse ulineære ligninger, så kan vi med grafteori opstille de principielle fysiske sammenhænge og se på, hvilke fysiske variable der indgår i hvilke årsagssammenhænge i et system,« forklarer Mogens Blanke.

Aktiv fejldiagnose svarer til at sende en flok spejdere gennem de kendte veje i en labyrint og se, hvem der kan komme frem, og hvem der må vende om på grund af blokeringer.

I teknisk fejldiagnose er det ikke spejdere, men signaler der benyttes til at ændre de fysiske input og målinger, der afgør, hvilke signaler der kommer igennem systemet.

Den konkrete løsning var at bruge aktiv fejldiagnosticering på følgende måde: Input er ændring af pitchvinkel på en vinge og rotation af møllevingerne omkring nacellens akse. Output er målingerne fra last- og pitch-sensorerne.

I praksis udføres den aktive fejldiagnose ved at lade vingerne køre langsomt rundt, mens det ikke blæser, og samtidig ændres pitch på den enkelte vinge.

Tyngdekraften giver en signatur i sensorsignalerne, som skal være unik, hvis der ikke er fejl. Hvis der er fejl, kan den patentanmeldte metode afgøre, hvor fejlen findes, og bestemme dens størrelse:

»Som for de fleste rigtig gode ideer, er løsningen dejlig simpel, ja, faktisk elegant,« siger Mogens Blanke.

Planen hos Vestas er nu, at videreudvikle systemet.

Det fortæller medvejleder og specialist i regulerings-systemer hos Vestas, Per Brath:

»Det er altid spændende, når vi i samarbejde med universiteter kan udvikle systemer, som har en opfindelseshøjde, som er interessant for os. For de studerende er der jo også spændende at se, at deres ideer bliver til noget i det virkelige liv,« siger han.

Hverken DTU eller Vestas ønsker at oplyse, hvor meget Vestas har betalt for patentet.