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Miniaturisiertes Infrarot-Spektrometer zur Online-Ölzustandsüberwachung in Offshore-Windkraftgetrieben von Benjamin Wiesent (2014, Kunststoffeinband)

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Produktinformation

Miniaturisierte MID-IR-Spektrometer haben ein enormes Potenzial, eine Vielzahl unterschiedlicher Messprobleme zu lösen. IR-Spektroskopie kann für die qualitative und quantitative Messungen von chemischen Verbindungen und ihren Konzentration in fester, gasförmiger und flüssiger Phase eingesetzt werden. Die Entwicklung eines kleinen, kostengünstigen und robusten IR-Spektrometers, ohne bewegliche Teile ermöglicht eine online oder auch in-line Messung in der Prozessüberwachung, in der Zustandsüberwachung von Maschinen oder z.B. in der Qualitätskontrolle im Lebensmittelbereich. Der Fokus dieser Dissertation liegt auf der Entwicklung eines miniaturisierten MID-IR-Spektrometers und dessen Einsatz als Sensor zur Erfassung der Ölqualität und des Maschinenzustands in großen Windgetrieben. Online-Öl Zustandsüberwachung bietet die Möglichkeit, die Wartung von zeitlich geführten hin zu bedarfsgeführten Intervallen zu verändern. Für Maschinen im Dauerbetrieb oder mit beschränktem Zugang, zum Beispiel Offshore-Windkraftanlagen kann die Online-Öl Zustandsüberwachung zu einer erhöhten Produktion, einer geringeren Ausfallwahrscheinlichkeit und reduzierten Wartungskosten beitragen. Das entwickelte miniaturisierte MID-IR-Spektrometer basiert auf einem pyroelektrischen (PZT) Zeilendetektor und einem linear variablen Filter (LVF) als dispersives Element. Das LVF arbeitet in einem Spektralbereich von 1800 - 900cm -1 (5,5-11µm) und bietet eine Auflösung von etwa 36cm -1 bei 1800cm -1 bis 18cm -1 bei 900cm -1 . Das gesamte System arbeitet ohne bewegliche Teile oder aktive Kühlung. In einem ersten Schritt wurde ein FTIR basiertes, multivariates Analyseverfahren entwickelt und aus den erfassten IR-Spektren eine Berechnung praxisrelevanter Ölqualitätsparameter ermöglicht. Diese Methode zeigte eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den Ergebnissen einer Labor-basierten Referenz-Analytik. Für diese Analyse wurden mehrere tausend Datensätze von einem unabhängigen Ölanalyselabor verwendet. Es hat sich gezeigt, dass aus den Absorptionsspektren der Ölprobe signifikante quantitative und anwendungsspezifische Parameter wie Säurezahl, Oxidation, Additiv Abbau und Verunreinigungen abgeleitet werden können. Dabei zeigte sich, dass die reduzierte Auflösung des verwendeten Spektralapparates - LVF - für die Genauigkeit der quantitativen Analyse im Vergleich zur hoch aufgelösten FTIR-Referenz keinen limitierenden Faktor darstellt. Die Genauigkeit der Messung ist vorwiegend durch den verwendeten Spektralbereich und das SNR des Spektrometers dominiert. Um die Leistungsfähigkeit des entwickelten miniaturisierten IR-Spektrometers als Online Ölzustandssensor zu untersuchen wurde eine Fallstudie mit verschiedenen realen gealterten Öl-Proben durchgeführt. Dazu wurden 50 repräsentative Ölproben dreier häufig eingesetzter Windkraft-Getriebeölen, welche alle Stufen der Ölalterung beinhalten, mit dem FTIR-Spektrometer und dem entwickelten miniaturisierten IR-Spektrometer gemessen. Eine multivariate Modellbildung wurde durchgeführt und die Prädiktionsgenauigkeiten verglichen. Für alle untersuchten Modellöle - zwei synthetische Windgetriebeöle und ein mineralisches Windgetriebeöl &8211; erreichte die Messgenauigkeit des miniaturisierten IR-Spektrometers ein mit der Laborreferenz &8211; FTIR- Spektrometer &8211; vergleichbares Level. Alle entscheidenden Ölqualitätsparameter können in ausreichender Zuverlässigkeit bestimmt werden. Der entwickelte Online-Ölzustandssensor wurde abschließend in einer Prüfstandsinstallation an einer 5 MW-Windenergieanlage getestet.

Produktkennzeichnungen

EAN
9783844024487
ISBN
9783844024487
eBay Product ID (ePID)
211226263

Produkt Hauptmerkmale

Produktart
Lehrbuch
Verlag
Shaker Media Verlag
Autor
Benjamin Wiesent
Format
Gebundene Ausgabe
Erscheinungsjahr
2014

Maße

Gewicht
284g

Zusätzliche Produkteigenschaften

Ausgabe
1. Auflage
Sprachausgabe
Deutsch
Seiten
203 Seiten

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