A Digital Twin concept for the prescriptive maintenance of protective coating systems on wind turbine structures

Abstract

The application of protective coating systems is the major measure against the corrosion of steel for tower sections of wind turbines. The inspection, condition monitoring and maintenance of protective coating system is a demanding and time-consuming procedure and requires high human effort. The paper introduces for the first time a Digital Twin concept for the condition monitoring and prescriptive maintenance planning for surface protection systems on wind turbine towers. The initial point of the concept is an in-situ Virtual Twin for the generation of reference areas for condition monitoring. The paper describes the integration of an online image annotation and processing tool, a maintenance model, corrosive resistance parameters, structural load parameters, and sensor data into the Digital Twin concept. The prospects of the concept and its practical relevance are shown for tower structures of large onshore wind turbines.

Eine Online‐Plattform für die Verarbeitung digitaler visueller Daten zur Zustandsbeschreibung von Beschichtungssystemen an maritimen Stahlbauten

“…Das zur Zustandsbewertung von Beschichtungssystemen auf der Basis von ausschließlich digitalen visuellen Daten entwickelte Verfahren besteht aus den folgenden zehn Schritten: Festlegung eines Referenzbereichs [1, 9], Transfer der Bilddaten in BIIGLE 2.0, Definition von Labels, Segmentierung (Screening), Exzerpt, Klassifikation, Bestimmung der Beschichtungsabbaufunktion, Bestimmung der Belastung, Grenzzustandsbetrachtung, Instandhaltungs‐/Reparaturvorschlag. …”

“…Drohnenbefliegung (UAV =unmanned aerial vehicle) aufgenommen worden. Die Festlegung von Referenzbereichen (1) erfolgt mittels einer in einem Vorgängerbeitrag [9] bereits ausführlich vorgestellten In‐situ‐Virtual‐Twin‐Berechnung. Die referierte Bilddatei wird über eine speziell programmierte Übertragungsfunktion (ViTO) in das Online‐Annotationssystem BIIGLE 2.0 übertragen (2), wo sie direkt aufgerufen werden kann [9].…”

“…Die Festlegung von Referenzbereichen (1) erfolgt mittels einer in einem Vorgängerbeitrag [9] bereits ausführlich vorgestellten In‐situ‐Virtual‐Twin‐Berechnung. Die referierte Bilddatei wird über eine speziell programmierte Übertragungsfunktion (ViTO) in das Online‐Annotationssystem BIIGLE 2.0 übertragen (2), wo sie direkt aufgerufen werden kann [9]. Das Bild wird dabei einem Volume (Datensatz der Onshore‐Windenergieturbine) mit den bereits genannten Labels zugeordnet (3).…”

Thermal Power Plant Turbine Rotor Digital Twin Automation Construction and Monitoring System

“…It is also a kind of group intelligence. The particle swarm algorithm is an evolutionary algorithm [25]. The nature of the evolutionary algorithm is an adaptive algorithm.…”

“…Due to the complexity of the equipment structure and the special characteristics of the operating environment, the failure rate of turbine generator sets is high and the danger of failure is also high. The failure of turbine generator sets accounts for a considerable proportion of power plant failures, and once they occur, they will cause huge economic losses and serious social impacts to the enterprise and the country [2]. The problem of turbine fault prediction and diagnosis has always been highly valued by relevant research institutions, enterprises, and management departments, and is an important aspect of the application of modern fault diagnosis technology, in which the turbine rotor becomes an important aspect of turbine fault prediction and diagnosis due to its importance in the turbine generator set and the special nature of the working environment.…”