Condition Monitoring Zuverlässigkeit bestimmt die Instandhaltungstrategie für Windkraftanlagen

Redakteur: Wolfgang Leppert

Bei schwer oder nur eingeschränkt erreichbaren Systemen wie zum Beispiel im Meer verbauten Windkraftanlagen ist eine gezielte Planung der Instandhaltung wichtig. Ein in das Automatisierungssystem eingebundenes Condition Monitoring System kann Informationen liefern, um Ausfallgefahren frühzeitig zu erkennen und Wartungsarbeiten rechtzeitig zu planen. Das reduziert die Kosten für Ersatzteile und Wartung sowie die Stillstandszeiten. Die Offenheit des Bachmann M1-Systems erlaubt eine einfache und effiziente Integration.

Firmen zum Thema

Eine gezielte Instandhaltungsplanung macht Windkraftanlagen deutlich ertragsstärker
Eine gezielte Instandhaltungsplanung macht Windkraftanlagen deutlich ertragsstärker
( Archiv: Vogel Business Media )

Moderne Windkraftanlagen mit Leistungen von fünf MW und mehr sowie Rotordurchmessern von weit über 100 Meter unterliegen im Betrieb hohen dynamischen Belastungen. Diese wirken sich auf alle im Kraftfluss befindlichen Anlagenkomponenten im Antriebsstrang aus. Lager- und Getriebeschäden können eine Folge sein. Je nach Windkonstellation hat eine Windkraftanlage durchschnittlicher Leistung Ausfallkosten allein in der Stromgewinnung von über 4.000 Euro pro Tag. Deshalb gilt es, Anlagenschäden im Frühstadium zu erkennen und Folgeschäden oder ungeplante Stillstände zu verhindern.

Komfortabel gesteuert und vernetzt: Windkraftanlagen mit dem Bachmann M1-System (Archiv: Vogel Business Media)

Bildergalerie

Alle Anstrengungen konzentrieren sich darum auf eine zuverlässigkeitsorientierte, vorausschauende Wartung. Hierbei spielen die Zustandserfassung und die Messdatenanalyse eine wichtige Rolle. Das Prinzip der Condition Monitoring-Systeme (CMS) basiert unter anderem auf der Erfassung von Körperschallschwingungen, die etwa von Lagern oder Getriebeübersetzungen erzeugt werden. An definierten Messpunkten des mechanischen Strangs werden dazu Beschleunigungssensoren platziert. Die gemessenen Ist-Werte werden einer umfassenden Signalanalyse (z. B. Frequenz- und Hüllkurvenanalyse) unterzogen und mit im System hinterlegten Soll-Werten verglichen. Dabei werden mit Hilfe der Maschinendaten gezielt die Anteile aus dem Signal herausgefiltert, welche auf eine Bauteilschädigung hinweisen. Bei einer Abweichung kann automatisch und präventiv ein zu planender Serviceeinsatz signalisiert werden.

Intelligente Integration macht die enorme Datenflut beherrschbar

Ein CMS ist allerdings immer eine Kombination von modernster Technologie und großer Praxiserfahrung. Anwender des M1-Automatisierungssystems profitieren dabei zum einen mit dem Messmodul AIC212 von einer komplett ins System integrierten Messdatenerfassung, welche die umfangreichen Kommunikationsmöglichkeiten des Gesamtsystems nutzen kann. „Eine große Herausforderung ist die Bewältigung der enormen Datenflut aus der Messwerterfassung“, erklärt Gabriel Schwanzer, Director Sales & Automation bei Bachmann electronic. Diese wird dank einer intelligenten Integration von M1-Automatisierungssystem und CMS beherrschbar. Das M1-System kann darüber hinaus gleichzeitig Daten aus dem Automatisierungsprozess (z.B. Drehzahlen, Temperaturen etc.) zur Verfügung stellen, die ohnehin zur Betriebsdatenerfassung benötigt werden. So lässt sich eine separate Lösung dafür einsparen.

Die gesammelten Daten der Windkraftanlage werden in dem auf dem Automatisierungssystem implementierten MMS-Server zusammengefasst. Sie können mit dem in der IEC61850 beschriebenen Fernwirkprotokoll für Energieanlagen einfach dem übergeordneten Monitoring-System zur Verfügung gestellt werden.

Zum anderen stehen auf der Steuerung umfangreiche und benutzerfreundliche Analysewerkzeuge zur Verfügung, die es dem Anwender ermöglichen, sein individuelles Condition Monitoring aufzubauen und zu optimieren. Dank der vollständigen Integration von MATLAB/Simulink lassen sich auch abstrakte Signalanalysen modellieren und anschließend einfach und direkt auf die Steuerungsplattform aufspielen.

Die langfristige Wartungsstrategie erwächst aus anlagenspezifischem Know-how

Komplettes Portfolio für die Automatisierung: Steuerung, Visualisierung und Antriebe von Bachmann electronic (Archiv: Vogel Business Media)

Alle aufgezeichneten Daten können auf der Steuerung gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden. So lassen sich einerseits die Werte einzelner Anlagen betrachten, andererseits eröffnet es dem Hersteller und Betreiber aber auch die Möglichkeit, ganze Produktfamilien auszuwerten. So wird anlagenspezifisches Know-how aufgebaut, das die Grundlage für eine Systemoptimierung sowie eine optimale und langfristige Wartungsstrategie bilden kann. Besonders vor dem Hintergrund langfristiger Wartungsverträge für Windkraftanlagen gewinnt die Zustandsüberwachung immer mehr an Bedeutung. Bachmann electronic stellt den Herstellern dazu eine Plattform zur Verfügung, auf der sie ihr Expertenwissen einbringen und ein anlagenspezifisches CMS aufbauen können.

(ID:302959)