CMC Präsentation
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Condition Monitoring von Windenergieanlagen Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Inhalt Das Unternehmen im Überblick Instandhaltungsstrategien / Zustandsorientierte Instandhaltung Überwachte Komponenten und Erscheinungen Zusammensetzung einer Condition Monitoring Dienstleistung Systemerweiterungen – Stand der Technik / Stand der Forschung Installationsbeispiel eines CMS Schadensverlauf mit und ohne CMS / Condition Monitoring Praxisbeispiel Diagnosesicherheit Schadensbegutachtung Schadensklassifizierung WEA Typenverteilung CMS / VE Wissensdatenbank Ausblick und Anhang Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Das Unternehmen im Überblick 8 Jahre Erfahrung in der Zustandsüberwachung von WEA Standort des Unternehmens: Langenhorn / SchleswigHolstein Dienstleistungsspektrum: Zustandsüberwachung online sowie mobil über Condition Monitoring System Lösungen, Videoendoskopie, Schadensbegutachtungen, Materialuntersuchungen, Thermografie, Belastungsmessung Über 600 mittels online oder mobiler CMS gemessener WEA bis in die Multimegawattklasse Qualitätsmanagementsystem der Überwachungsstelle nach ISO 9001:2008 Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Instandhaltungsstrategien Zustand zustandsunabhängige Revision 100 % zustandsorientierte Instandsetzung zustandsorientierte Instandhaltung schadensbedingte Instandhaltung vorbeugende Instandhaltung Totalausfall 0% Zeit Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Kostenminimale Instandhaltungsstrategie Einsatz innovativer Überwachungstechnologien zur Fehlerfrüherkennung Standard in der Industrie => in der Windenergie noch in den Kinderschuhen. Kostenoptimierung durch zustandsorientierte Instandhaltung. Kosten Summe der Instandhaltungskosten Kosten für zustandsorientierte Instandhaltung Minimum 0 0 0% Kosten für reaktive Instandhaltung Grad des Einsatzes zustandsorientierter 100 % Instandhaltung Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Zustandsorientierte Instandhaltung Die Vorteile Rechtzeitig Handeln und Schäden minimieren… … oder warten bis zum Crash? Früherkennung von Verschleiß und Schäden am Antriebstrang Planbare Instandhaltung Reduzierte Ausfallzeiten Geringe Folgeschäden Keine teuren Revisionen Minimale Betriebskosten Risikoabsicherung Erhöhung der Betriebssicherheit Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Überwachte Komponenten und Erscheinungen Früherkennung von Verschleiß und Schäden am Antriebsstrang: Hauptlager Getriebelager Getriebeverzahnungen Generatorlager Ausrichtfehler Unwuchten Ölpartikel u. –qualität Rotorblätter auf Strukturveränderungen Überwachung weiterer Erscheinungen, Messgrößen sowie Funktionen: Turmschwingungen Rotorblattschwingungen sonstige Resonanzerscheinungen Fundament, Turm, Schraubverbindungen Lüfter, Pumpen, Drücke, Temperaturen, Schaltzustände, Netzparameter Implementierung eigener Algorithmen und Funktionen auf SQL Ebene Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Zusammensetzung einer CM Dienstleistung Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Funktionsprinzip – Maschinendiagnose Frequenzselektive Wälzlager- und Getriebeüberwachung zustandsabhängige Körper- Kinematik schallemission Abwälzbewegung in Lagern Zahneingriff in Getrieben Spektralanalyse Tiefenanalyse der Messdaten und erfassen des Maschinenzustandes Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Software und spezifische Anwendungen • Übersichtlichkeit • gutes Handling • individuelle Konfigurationsmöglichkeiten • Software Schnittstellen • spezifische Anwendungen auf Datenbank (SQL) Ebene Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Hardware – Technische Daten eines CMS IP65 Schaltschrank mit eingebauter Zustandsüberwachungseinheit und folgenden technischen Daten: 16 (32, 48 usw.) analoge Eingänge für Sensoren 2 digitale Eingänge z.B. für Drehzahlmessung, Triggersignale Relais Ausgänge Überspannungsschutz für alle Ein- und Ausgänge (4kV) 2 Ethernet TCP/IP 10Mbit/s Schnittstellen Modbus RS 485 Schnittstelle (ggf. zum Anschluss eines Partikelzählers , Rotorblattsensors, Brandschutzsystems, usw.) CAN Bus, OPC usw. unabhängige eigene Spannungsversorgung 400 / 230 VAC unabhängige Leistungsmessung unabhängige Drehzahlmessung über Näherungsschalter oder optischer Impulsgeber Beschleunigungssensoren mit Anschlusskabeln Vorinstallierte Firmware im CMS zur automatischen Datenübertragung über das Parknetzwerk sowie DFÜ-Verbindung an den Condition Monitoring Server der GEO CMC GmbH Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Hardware und EDV Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Systemerweiterungen Stand der Technik / Stand der Forschung Ölpartikelzähler (Impulszähler / Größenklassenzähler) Ölqualitätssensorik (Viskosität, Dielektrizität, spezifischer Widerstand, Temp.) Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Systemerweiterungen Stand der Technik / Stand der Forschung Laserdistanzmessung (z.B. Windcomp / SKF) Schwingungsmessung (z.B. IGUS) ein- oder auflaminierte Lichtwellenleiter (z.B. Insensys) Bauwerk-, Verschraubungsüberwachung usw. Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Hauptlager BeschleunigungsSensor / Verformungssensor Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Getriebe – Planetenstufe 1 und 2 PG2 GS radial PG 1 RS Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 PG 1/2 mitte radial Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Getriebe – Stirnradstufe LSS/HSS GS radial LSS/HSS RS radial Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Generator A-Seite B-Seite Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Drehzahlerfassung und Leistungssignal Drehzahlsensor Stromwandler Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Condition Monitoring System und CM-Schaltschrank CM – Schaltschrank in der Gondel CM-Schaltschrank im Turmfuß (Datenkommunikation und Leistungsmessung) Condition Monitoring System im Maschinenhaus Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Hydraulikeinheit Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Pumpe Motoren Ventile usw. Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Getriebeölpumpe Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Pumpe Motor Drucksensoren Temperaturen usw. Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Ventilator / Kühlsystem Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Ventilator Motor Drucksensoren Temperaturen Ventile usw. Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen CMS Installation Nordex N90-2,3MW Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Schadensverlauf mit und ohne CMS Kurzübersicht frühzeitig detektierte Schäden mit Einsparpotential Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Condition Monitoring - Praxisbeispiel Getriebe Serienschaden Gewährleistungszeit Schaden an der Sonnenverzahnung Beschleunigungssensor Getriebe geschädigtes Zahnrad Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Trendverlauf des Verzahnungsschadens • 20.11.2004 nahezu konstanter Trendverlauf keine Anzeichen von Schadfrequenzen im Spektrum Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Trendverlauf des Verzahnungsschadens • 10.12.2004 Anstieg im Trendverlauf Schadfrequenzen im Spektrum Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Getriebeinspektion Verstärktes Tragen im Kantenbereich der Zahnkopfflanke Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Trendverlauf des Verzahnungsschadens • 10.04.2005 deutlicher Trendanstieg deutliche Schadfrequenzen im Spektrum Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Getriebeinspektion verstärktes Tragen im Kantenbereich deutliche Pittingbildung erste deutliche Fressspuren Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Tausch des Sonnenritzels Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Diagnosesicherheit Fehlerbehebung auf Basis gesicherter Erkenntnisse Online Schwingungs- und Ölpartikelüberwachung Weiterführende Untersuchungen zum Abgleich festgestellter Auffälligkeitsentwicklungen Ölanalysen und Ölfilteruntersuchungen Videoendoskopie Belastungsmessung Fortlaufende Beobachtung von Auffälligkeitsentwicklungen Schwingungstrendverlauf, Öl Modifikation, Nanobeschichtung, Instandsetzungsplanung Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Schadensbegutachtung / Materialuntersuchung Abgleich realer Schaden - Messdaten Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Schadensklassifizierung und Kennzeichnungssystem WEA Typ Hersteller und Typ WEA-Leistung [kW/100] Hauptkomponente HL Hauptlager GT Getriebe GE Generator Getriebe / Generator Typ Hersteller, Typ und Revisionsstand Teilkomponente 1 2 Welle AW_ PS_ LSS IMS HSS Lager Verzahnung Schadensposition Teilkomponente AR Außenring IR Innenring BA Wälzkörper CA Käfig V Verzahnung allgemein / komplett Schadensentwicklung 1 sehr langsam 2 langsam 3 schnell 4 sehr schnell 5 unbekannt Betriebsstunden [h] Produktion [kWh] Antriebswelle Planetenwelle langsame Welle Zwischenwelle schnelle Welle Schadensposition RS rotorseitig GS generatorseitig AS A-Seite BS B-Seite RI Ritzel RA Rad Schaden MB-Schaden real mit CMS / worst case ohne CMS BU-Schaden real mit CMS / worst case ohne CMS Einsparpotenzial Standort z.B. CORINE-Modell Verknüpfung Katalog RDS-PP (Kennzeichnungssystem) und Wissensdatenbank Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen WEA Typenverteilung CM und Videoendoskopie Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Wissensdatenbank Diagnosedatenbank Schadensauswertung Kooperation Auffälligkeitsentwicklungen Anlagen- und Bauteilverhalten Trendbeobachtung Softwareoptimierungen Begutachtung Klassifizierung RDS-PP (Kennzeichnung) Kostenbetrachtung Hochschulen Industrie Ingenieurbüros Betriebsführer Wissensdatenbank Statistische Auswertungen und Sortierung nach WEA / Getriebe / Generator-Typen, Leistungsklassen, Schadensbildern, -entwicklung etc. Firmennetzwerk zur Instandsetzungsoptimierung Upgrades und Modifikationen Ersatzteilverfügbarkeit Beteiligung an Instandhaltungs- und Betriebsoptimierung • FGW Richtlinienarbeit • VDI Richtlinienarbeit • Forschungsvorhaben • Arbeitskreisen • Beiräten Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Ausblick Heutige WEA mit großen Anlagenleistungen sind als Kraftwerke anzusehen und erfordern angepasste und innovative Instandhaltungskonzepte. Schäden müssen rechtzeitig erkannt und somit Betriebskosten minimiert werden. Moderne Messtechnik zur Zustandserfassung bietet die Basis dafür. Datenbankbasierte Schadensanalysen stellen die Basis für eine Instandhaltungsoptimierung und Risikoabschätzung. Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! GEO CMC GmbH Dipl.-Ing. Roman Wolff Geschäftsführer Redlingsweg 3 25842 Langenhorn +49-(0)4672-77235-0 E-Mail: [email protected] www.geocmc.de Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Anhang 1 – Alleinstellungsmerkmale Betrachtung aus unabhängiger Sicht Zertifizierung nach ISO 9001-2008 Qualitätsmanagementsystem CMS Softwareoptimierung für Windenergieanwendungen Umfangreiche Referenzliste mit vermiedenen Großschäden Umfangreiche Wissensdatenbank zur Risikoabschätzung Laufzeitdokumentation durch monatliche Berichterstellung Datenbanksystem Eigene Installations- und Supportkompetenz (Referenzen an nahezu allen WEA-Typen) Anlagenoptimierte Komplettinstallationen von Condition Monitoring Systemen Umfangreiche Kompetenzen für Videoendoskopie Umfangreiche Kompetenzen für Schadensbegutachtungen Umfangreiche Kompetenzen für Materialuntersuchungen Umfangreiche Kompetenzen für WEA-Gutachten Hilfe beim Instandsetzungsmanagement durch Firmennetzwerk Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010 Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen Anhang 2 – Condition Monitoring aus einer Hand Komplettlösungen aus einer Hand: Leasing oder Kauf von CMS Schlüsselfertige Installation WEA-spezifische Konfiguration neutrale und unabhängige Überwachung detaillierte Diagnose Datenarchivierung / Diagnosedatenbank Beweissicherung Monatsberichte Handlungsempfehlungen Weiterführende videoendoskopische Untersuchungen ergänzende Schadensbegutachtungen Schadensauswertung Roman Wolff, GEO CMC GmbH – 12. windcomm Werkstatt – Rendsburg 26. April 2010
