Voorspellen van roestontwikkeling bij windturbines op zee | Coock

Windturbines worden tegenwoordig ver op zee geplaatst en opereren onder zware omstandigheden. Het is duidelijk dat manuele inspecties moeilijk zijn, waardoor we een toenemende vraag zien naar conditie-gebaseerd onderhoud op afstand voor windturbines.

In het Europese project WATEREYE, richten we ons op roestvorming. Omdat roestvorming, vanwege het constant opspattende zoute zeewater, een belangrijke reden is dat windturbines op zee uitvallen. Om dit in kaart te brengen hebben we algoritmes ontwikkeld die via echografie de wanddikte meten. Zo kunnen we:

Checken of er roestvorming is (en de coatinglaag hier dus geen volledige bescherming meer biedt) en;
De resterende levensduur inschatten.

Algoritmes met Bayesiaanse filtering

De algoritmen maken gebruik van een techniek die Bayesiaanse filtering wordt genoemd. In plaats van puur data-gedreven technieken waar metingen als input dienen zonder gebruikmaking van domeinkennis, wordt in Bayesiaanse filtering meetdata gecombineerd met een model voor roestontwikkeling over de tijd. Dergelijke roestontwikkelingmodellen zijn gepubliceerd in de wetenschappelijke literatuur.

Het werkt als volgt: Ieder moment dat er een meting van de wanddikte op een bepaalde locatie wordt gedaan wordt deze meting vergeleken met de wanddikte die het model het meest waarschijnlijk acht voor dat moment en gegeven de voorgaande metingen. Hoe meer de meting afwijkt van de wanddikte van het model, hoe meer het model zich aanpast (meer precies, hoe meer de vrije parameters worden aangepast). Zo blijft het model up-to-date.

Dankzij het model hebben we niet alleen een inschatting van de huidige wanddikte, maar we kunnen ook extrapoleren naar de toekomst waarmee een inschatting is te maken van de resterende levensduur van de windturbine. Bayesiaanse filtering laat het zelfs toe om een onzekerheidsinterval te bepalen.

Hieronder is een video geplaatst van de resterende-levensduurschattingen die onze algoritmen genereren gedurende de volledige levensduur van een windturbinetoren. We zien boven de schattingen van de wanddikte over de tijd en de (gesimuleerde) metingen die als invoer hebben gediend, en onder zien we de schatting van de resterende levensduur als een kansverdeling over de jaren. De (onbekende) ware wanddikte is ook getoond ter referentie.