海上风力涡轮机的数字孪生表示法
这项工作的集体方法又试图依次解决风力涡轮机的每个部件，首先确定可能出现的潜在问题，例如刀片以腐蚀，然后开发新的监控解决方案以减轻部分故障。数字双胞胎的应用旨在通过将风力涡轮机的所有组成部分复制到单个数字模型中构建这种方法，从而能够实时监测其整个结构条件。
利用风力涡轮机塔内的导波进行数据收集
海上风力涡轮机通常由机舱（发电机），刀片，基础结构（桩/铲斗，单厚/套），过渡件和塔组成。经验表明，当出现问题时，它们通常从老化中产生，其中的主要现象是：高于预期的振动水平，导致支撑塔中的疲劳开裂或在其截面上松开法兰螺栓;桩和过渡件之间的灌浆接头的劣化;刀片裂缝，边缘或侵蚀;发电机中的振动相关问题。
cmwind项目的重点是风力涡轮机的机舱，其目的是延长发电机旋转部件的寿命，提高运行效率，并降低涡轮机机械振动产生的噪音水平。该方法使用电机电流特征分析、运行模态分析和声发射技术，以及振动分析来监测状态，从而能够早期发现滑环腐蚀和轴/轴承不对中等缺陷。这导致了风力涡轮机的整体运行、可靠性和维护计划的优化。
在发现叶片相关故障在过去6年全球记录的风力涡轮机故障和故障中占很高比例后，区域增长基金(RFG)项目WTBMonitor应运而生，以解决这一问题。研究了利用声发射(AE)来识别和监测风力机叶片裂纹扩展的可行性。该研究证实，声发射信号可以成功地提取、过滤和分类，从而证明，当将声发射纳入可行的远程状态监测系统时，声发射可以提供重要信息，帮助降低运营和维护成本，并最终降低潜在故障。
TWI能够将作为OPCOM项目一部分进行的研究应用到低频超声导波的潜力中，以长期监测大面积海上结构，以及风力涡轮机的单桩部分。在其使用寿命(通常超过20年)内，结构完整性可能受到腐蚀和疲劳开裂的影响。该项目范围涉及开发工具和技术，用于对海上设施中大量存在的大直径钢管结构部件进行全面检查和监测。设计能够承受海洋环境的传感器阵列、长期环境对测试数据的影响，以及建模组件的几何形状和条件对测试的影响。
目前处于最后阶段的TOWERPOWER项目，旨在推进和集成检测技术，以生产一个能够监控整个风力涡轮机结构的系统。依靠不同性质的传感器网络，如导波和声发射;放大电器;以及先进的信号处理算法，TOWERPOWER系统将能够自学习风力涡轮机结构的正常行为“特征”，并检测任何偏离初始记录的情况。实时无线连接将允许TOWERPOWER解决方案从陆上位置监测海上风力涡轮机的状况，考虑到海上状况的不可预测性。对于操作人员来说，这意味着可以增加检查间隔时间，从而降低维护成本。
在这些和其他协作项目中获得的先前专业知识的建立，TWI现在正在开展风力涡轮机行业的数字双胞胎解决方案，目的是与工业伙伴形成联合项目，以提供完全综合的结构健康监测方法提高风力涡轮机的可靠性。状态监测系统将包括整个物理风力涡轮机，提供持续的结构健康分析。同时，这将在数字双胞胎的形式中创建风力涡轮机的3D模型来镜像，包括从位于物理实体的不同传感器的输入，以持续反馈监测数据。该产出将全面，实时评估各个风力涡轮机资产的结构状况。
TWI完整性管理业务集团经理Tat-Hean Gan表示:“Digital twin的智能数据处理能力使其成为预防和预防的理想平台预见性维护风力发电机的性能和状态。这些虚拟模型或双胞胎将结合描述涡轮机运行物理的数学模型，以及在真实世界运行期间从实际资产中收集和处理的传感器数据。”他补充说:“风电场运营商将受益于能够更准确地预测结构故障和计划维护活动，为他们提供更多的控制，从而减少维护成本和风力涡轮机寿命期内的运行停机时间。”
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