Внедрение мониторинга состояния для ветроэнергетических систем, которые нередко работают в отдаленных местах, потребовало от инженеров SKF не только инженерных знаний, но и знаний в области телекоммуникаций. Системы мониторинга состояния SKF WindCon поставляются в комплекте с современным телекоммуникационным оборудованием, которое позволяет передавать информацию о состоянии различных узлов и механизмов ветротурбин.

Ветроэнергетика сохраняет устойчивые темпы роста. К декабрю 2005 года суммарная мощность ветровых электростанций в мире достигла 60 ГВт, при этом 20% от общего числа ветростанций было построено в 2005 году. По мере роста генерируемых мощностей главным объектом внимания ветроэнергетических компаний становится не строительство новых объектов, а эксплуатация и техобслуживание существующих установок.

В связи с этим мониторинг состояния в ветроэнергетике начинает приобретать не меньшее значение, чем в других промышленных отраслях. Однако, из-за особенностей эксплуатации установок этого типа, для осуществления мониторинга требуется применение нестандартных решений.

Простое копирование готовых решений и их интеграция в ветроэнергетические системы в данном случае не представляются возможными. По этой причине SKF разработала систему WindCon для мониторинга состояния ветротурбин.

Комплекс WindCon включает целый ряд телекоммуникационных средств, которые позволяют подключаться к любым видам сетей связи – от устаревших проводных телефонных сетей до самых современных беспроводных сетей, включая корпоративные сети с высокой степенью защиты информации. Данные, передаваемые системой SKF WebCon, могут быть получены на любой компьютер, подключенный к сети Интернет. Для этого используется обычный интернет-браузер, что открывает доступ к данным широкому кругу пользовпользователей и сторонних сервисных компаний.

Диагностика подшипниковых узлов турбины с использованием WindCon

Рабочий режим ветротурбины постоянно изменяется в зависимости от скорости и направления ветра, влажности воздуха и температуры окружающей среды. Мониторинг состояния оборудования с постоянно изменяющимися параметрами нагрузки, мощности и частоты вращения требует применения системы, которая обеспечивает раннее обнаружение зарождающихся дефектов в подшипниках при слабом ветре и, в то же время, не выдает ложный сигнал тревоги при резких порывах ветра. При большом географическом рассредоточении ветроэнергетических установок доставка подъемных кранов, ремонтных бригад и запчастей стоит очень дорого – особенно, если площадки находятся в шельфовой зоне.

Система SKF WindCon обеспечивает построение достоверных трендов путем сравнения сопоставимых параметров ветротурбин, которые непрерывно корректируются с учетом постоянно изменяющихся рабочих параметров.

Постоянно изменяющийся режим нагрузки

Режим работы ветротурбины постоянно изменяется — непредсказуемые порывы ветра вызывают пиковые нагрузки. Система мониторинга не должна реагировать на такие воздействия и связанные с ними высокие показания датчиков. Кроме того, система должна обеспечивать бесперебойную работу ветротурбины, выявляя зарождающиеся дефекты в подшипниках и шестернях в промежутках между порывами ветра. Система SKF WindCon имеет «плавающий» порог срабатывания аварийной сигнализации, который изменяется в зависимости от ветрового режима и выходной мощности. 

«Плавающий» порог срабатывания позволяет избежать ложного срабатывания системы и в других случаях, например, в случае возникновения резонансных частот при ускорениях.Частотный анализ – обычный метод диагностики вращающегося оборудования. Частота колебаний непосредственно зависит  от частоты вращения. Трудность состоит в том, что для достижения максимальной мощности современные ветротурбины  реагируют на изменение ветрового режима изменением угла установки лопастей, вследствие чего  изменяется частота вращения турбины. Такие изменения частоты вращения значительно затрудняют выявление зарождающихся дефектов и отказов деталей машин. SKF WindCon учитывает геометрию подшипников и конструкцию шестерен при расчете всех возможных неблагоприятных частот, связанных с реальной частотой вращения турбины.

Прогнозирование

Несмотря на то, что регистрируемые SKF WindCon данные могут использоваться для повышения эффективности ремонта и техобслуживания, гораздо больший экономический эффект может быть достигнут при использовании этих данных для прогнозного анализа. Это требует знания трендов, выстраиваемых на основе сопоставимых данных, полученных в сопоставимых обстоятельствах. Метод частотного порядкового анализа, используемый для монимониторинга состояния вращающегося оборудования в условиях ускорений, в отношении ветротурбин применяться не должен. Вместо него WindCon использует несколько промежуточных сигналов для тщательного отбора данных, пригодных для накопления в трендах. Поэтому, несмотря на непрерывную регистрацию данных, в трендах накапливаются только те данные, которые сопоставимы с данными предыдущих замеров.

Отдаленность

Ветроэнергетические установки работают в самых удаленных уголках света, поэтому получение данных мониторинга иногда оказывается нелегкой задачей. Данные, регистрируемые комплексами WindCon, которые установлены в Европе, Азии, США и Австралии, ежедневно передаются на серверы по различным каналам связи: радио (в частотном диапазоне УКВ), проводным телефонным сетям, GPRS, спутниковым каналам связи, телефонным линиям с использованием технологии ADSL, цифровым сетям ISDN и др. Иногда системы WindCon работают в составе корпоративных сетей с высокой степенью защиты информации, а иногда бывают открыты для атак хакеров и проникновения вирусов из сети Интернет.

Работая над созданием WindCon, инженеры SKF стали настоящими экспертами в области телекоммуникационных технологий.

SKF WebCon

Интерпретация данных мониторинга состояния представляет сложность даже для опытных специалистов. Однако система SKF WebCon делает результаты мониторинга доступными и понятными для персонала, не имеющего специальной инженерной подготовки. Если для анализа и инженерных расчетов требуется компьютерная программа SKF ProCon Expert,  то для доступа к данным, регистрируемым WebCon, специальной программы не требуется — достаточно обычного интернет-браузера.  На экране монитора все регистрируемые дефекты той или иной детали машины представлены в виде маркеров, отмечаемых галочкой. При выборе маркера на экране отображается ассоциированный идентификатор с расшифровкой данных состояния детали машины. Такой подход позволяет использовать для контроля работы ветротурбин персонал, не имеющий специальной инженерной подготовки.

Нестандартное применение

Для одной из британских компаний новаторский подход к использованию технологий мониторинга состояния стал источником реальной экономии. Система WindCon была установлена на ветротур-бине мощностью 600 кВт с дефектным  подшипником низкоскоростной части редуктора. Замену редуктора планировалось произвести после окончания монтажа WindCon. Однако WindCon не только зарегистрировала наличие дефекта, но и определила, что этот дефект носит стабильный характер. Наличие WindCon позволило компании продолжить эксплуатацию турбины и перенести замену редуктора на более поздний срок.

Через 11 месяцев WindCon  зарегистрировала быстрое увеличение области дефекта, и машина была остановлена для плановой замены редуктора. Отсрочка замены редуктора почти на целый год позволила владельцу компании накопить процент с суммы, требуемой на капитальный ремонт редуктора, который почти полностью покрыл стоимость установки WindCon. Что более важно, владелец получил возможность эффективного планирования сроков поставки запчастей, графика работы подъемного крана и ремонтной бригады.

Целью мониторинга состояния промышленного оборудования  обычно является прогнозирование отказов и замена деталей до их выхода из строя или же остановка оборудования при обнаружении отказа. В данном случае эта технология использовалась для продления ресурса поврежденного оборудования.