Windturbinen sind häu an abgelegenen Plätzen aufgestellt. SKF WindCon,
die SKF Lösung für die Zustandsüberwachung von Windturbinen, verfügt
deshalb über ausgeklügelte Kommunikationssysteme zur Übertragung
komplexer Leistungsdaten

Windenergiegewinnt ständig an Bedeutung. Die installierte Leistung betrug im Dezember 2005 weltweit 60 Gigawatt. 20% davon wurden allein in 2005 installiert. Während diese installierte Windenergiebasis wächst, verändert sich ihr Aufgabenstellung von der Entwicklung hin zu Betrieb und Wartung.

So wird Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) ein bedeutender Aspekt bei der Wartung von Windturbinen, vergleichbar mit anderen Industriezweigen. Wegen der Art der Bedingungen, unter denen diese Maschinen arbeiten, verlangt die Anwendung von Condition Monitoring seine eigenen einzigartigen Lösungen.

Auch wenn Condition Monitoring eine erprobte Technik ist, so kann sie nicht einfach kopiert und in eine Windturbine eingebaut werden.

Aus diesem Grund hat SKF WindCon zur Überwachung von Windturbinen entwickelt, die unter ständig wechselnden Windbedingungen mit schnell wechselnden Lasten und Drehzahlen arbeiten. Um der geographisch verstreuten Windenergieindustrie Rechnung zu tragen, besitzt SKF WindCon einzigartige Kommunikations­eigenschaften, Sie erlauben eine Kommunikation mit jedem Netzwerkstyp: von alten Telefonnetzwerken mit Kupferdraht bis hin zu den modernsten drahtlosen Lösungen oder selbst von hochgesicherten Firmennetzwerken aus.

 

Mit SKF WebConkönnen die Daten unter Verwendung eines Internetbrowsers als Software zu jedem Internet-PC gesendet werden; die Notwendigkeit komplizierter Software entfällt und der Informationsstrom wird so für eine große Teilnehmerzahl oder Dienstleistungsunternehmen Dritter geöffnet.

 

Turbinendiagnose mit SKF WindCon

 

Wind ist unvorhersehbar. Geschwindigkeit, Richtung, Luftfeuchtigkeit und Temperatur sind nicht stabil. Die Windturbine hat deshalb ständig wechselnde Arbeitsbedingungen. Die Überwachung von Maschinen, die unvorhersehbar die Belastung, Leistung und Drehzahl ändern, erfordert exzellente Ingenieurleistungen, um den kleinsten sich entwickelnden Schaden bei geringem Wind frühzeitig zu erkennen, während gleichzeitig ein Fehlalarm bei plötzlichen Windböen vermieden werden muss.

In einer geographisch verstreuten Industrie ist der Transport von Kränen, Mannschaften und Ersatzteilen zu entfernten Turbinenanlagen sehr kostspielig – besonders bei Offshore-Anlagen. Für die Vorhersage von Fehlern müssen zuverlässige Trends von vergleichbaren Daten gebildet werden. SKF WindCon kann dies leisten.

 

Ständig ändernde Belastung

 

Eine Windturbine erfährt ständig ändernde Windbedingungen. Plötzliche starke Windböen verursachen hohe Spitzenlasten an Lagern, Zahnrädern und Generator. Ein Überwachungssystem sollte nicht durch diese hohen Spitzenlasten und zugehörige hohen Sensorwerte getäuscht werden. Außerdem sollte das System in der Lage sein, fehlerfreien Betrieb zu allen Zeiten zu garantieren, indem die Entwicklung selbst des kleinsten Lager- oder Zahnradschadens zu Zeiten geringen Windes angezeigt wird. SKF hat intelligente Diagnosewerkzeuge entwickelt, um diesen komplexen Aspekt des Windturbinenbetriebs zu berücksichtigen; bei SKF WindCon sind die Alarmgrenzwerte gleitend, sie folgen den aktuellen Windbedingungen und der abgegebenen Leistung.

Diese gleitenden Alarmgrenzwerte können eingestellt werden, um einen Fehlalarm auszuschließen, wie zum Beispiel Resonanzfrequenzen, die während der Beschleunigung auftreten.

 

Ständig ändernde Drehzahlen

 

Frequenzanalyse ist bei Condition Monitoring ein Standard-Identifizierungswerkzeug von drehenden Anlagen. Die Frequenz steht in direktem Verhältnis zur Drehzahl. Die Herausforderung besteht darin, dass eine moderne Windturbine zur Ertragsoptimierung auf Veränderung der Windverhältnisse durch Verstellen der Rotor­blätter reagiert. Hierdurch verändert sich die Drehzahl. Diese unvorhersehbaren Drehzahlschwankungen stellen eine einzigartige Herausforderung für die Identifizierung von Schadensphänomen oder fehlerhaften Maschinenteilen dar. SKF WindCon trägt der Lagergeometrie und der Getriebekonstruktion Rechnung, um ständig alle möglichen Fehlerfrequenzen nach der effektiven und der tatsächlichen Turbinendrehzahl neu zu berechnen.

 

Prognose

 

Obwohl SKF WindCon für die Fehlerursachenanalyse beschädigter Turbinen verwendet werden kann, um Reparatur und Wartung zu verbessern, können, um nochmaliges Vorkommen zu vermeiden, die weitaus größten Einsparungen durch Vorhersage gemacht werden. Dies erfordert die Kenntnis von Trends, die aus vergleichbaren Daten und unter vergleichbaren Umständen gewonnen wurden. Ordnungsanalyse, eine Standardtechnologie, die zur Überwachung von beschleunigenden oder verlangsamenden rotierenden Maschinen verwendet wird, sollte in Windturbinen nicht verwendet werden, da sie zu falschen Schlüssen führen kann. Stattdessen kann SKF WindCon mehrere Prozess­signale zur sorgfältigen Auswahl der Daten verwenden, die für die Speicherung von Trends geeignet sind. So werden, obwohl SKF WindCon ständig Messungen durchführt, um sie mit der Alarmeinstellung zu vergleichen, nur Daten in Trends gespeichert, die mit zuvor notierten Daten vergleichbar sind.

 

Abgelegenheit

 

Windturbinen werden in entlegenen Winkeln der Welt errichtet. Die Gewinnung der Daten von Turbinen kann sich als Herausforderung erweisen. SKF WindCon Systeme sind in Anlagen in Europa, Asien, den Vereinigten Staaten und Australien installiert. Sie übermitteln ihre Daten
jeden Tag an Servercomputer Die Übertragung erfolgt über UKW-Radio­signale, Telefonkabel (Kupferleitung), drahtloses GPRS, Satelliten, ADSL, ISDN und mehr. Manchmal arbeiten sie in streng gesicherten Firmennetzwerken. Manchmal sind die SKF WindCon Systeme direkt der ‘feindlichen Kloake’ ausgesetzt, besser bekannt als das Internet mit seinen Hackern und Viren. Während SKF WindCon entwickelt wurde, wurde SKF unbeabsichtigt zu einem Experten der Kommunikationstechnologie.

SKF WebCon

 

Condition Monitoring wird selbst von Experten als eine komplizierte Technologie wahrgenommen. Durch Verwendung von SKF WebCon können Condition Monitoring-Ergebnisse für Angestellte ohne spezielles Ingenieurwissen zugänglich und verständlich gemacht werden. SKF ProCon Expert-Software läuft auf dem Computer eines Ingenieurs, um komplizierte Analyse und Berechnungen durchzuführen, aber SKF WebCon ermöglicht den Zugriff auf alle Daten über das Internet, indem die meistgebrauchte Software der Welt benutzt wird: der Browser. Keine spezielle Software wird benötigt. Alle möglichen Alarm­arten, die an einem bestimmten Maschinenteil auftreten können, erscheinen als Kontrollkästchen auf dem Bildschirm. Wenn man ein Kästchen anklickt, erscheint der dauzugehörige Feldname und der Zustand des Maschinenteils kann interpretiert werden. Die Beobachtung von Windturbinen ist jetzt nicht länger auf eine kleine Gruppe trainierter Condition Monitoring-Experten begrenzt. Da die Daten leicht verfügbar, erreichbar und für Angestellte ohne spezielles Ingenieurwissen verständlich sind, wird die Anlagenüberwachung erleichtert und erweitert auf mehr Mitarbeiter.

 

Ein ungewöhnlicher Anwendungsfall

 

Bei einer Firma in England hat sich ein neuer Ansatz zu Condition Monitoring im wahrsten Sinne ausgezahlt. Ein SKF WindCon System war in einer 600 kW-Windturbine montiert, bei der ein Schaden im Niedrigdrehzahlteil des Getriebes bekannt war. Ein Getriebeaustausch wurde bereits geplant, bevor SKF WindCon installiert wurde. Das System registrierte nicht nur diesen Schaden, sondern es stellte auch fest, dass der Schaden stabil war; so konnte der Getriebeaustausch verschoben und die beschädigte Windturbine in Betrieb gehalten werden, wobei SKF WindCon das beschädigte Teil streng im Auge behielt. Nach 11 Monaten und drei Wochen entdeckte SKF WindCon einen starken Anstieg im Schadensmuster und die Maschine wurde für den geplanten Getriebe­austausch abgeschaltet.

Durch die Verschiebung des Getriebe­austauschs um beinahe 12 Monate konnte der Betreiber der Windturbine das Geld anlegen. Mit den Zinsen konnte er fast das SKF WindCon Überwachungsystem bezahlen. Aber wichtiger als die Kosteneinsparung war, dass der Besitzer außerdem effektiv Ersatzteillieferung, Transport, Personal und Kräne für den Austausch einplanen konnte, etwas das bei einer überstürzten Operation, begleitet von mehreren Wochen Ausfallzeit, nicht möglich gewesen wäre.

Während in der Industrie das traditionelle Ziel von Zustandsüberwachung darin besteht, Schäden vorherzusagen und das Teil zu ersetzen, bevor es ausfällt, beziehungsweise die Maschine abzuschalten, wenn der Fehler entdeckt wird, wurde in diesem Fall Condition Monitoring verwendet, um beschädigte Einrichtungen auf kontrollierte Weise so lange wie möglich in Betrieb zu halten und so ein weiteres Betriebsjahr aus einem beschädigten Getriebe zu holen.

Insgesamt erweist sich Zustandsüberwachung als ein kostengünstiges Instrument, dank der Stärke der Kommunikation vereint mit hoch entwickelter Software, wodurch die Interpretation der Turbinenleistung vereinfacht wird.