Effizienz und Sicherheit am Wind

Die Anlagenverfügbarkeit ist eng mit der erzielbaren Produktivität verknüpft: Je weniger ungeplante Stillstandszeiten auftreten, desto mehr Strom wird geliefert. Dazu müssen Fehlerquellen möglichst frühzeitig identifiziert werden, sodass anstehende Wartungsarbeiten möglichst effizient und kostengünstig durchgeführt werden können. CMS hört immer mit Condition Monitoring Systeme liefern der technischen Betriebsführung kontinuierlich Daten über den Anlagenzustand. Meist werden sie zur schwingungsbasierten Zustandsüberwachung verwendet. \“Hierfür werden Schwingungs- oder Körperschallsensoren an kritischen Stellen des Triebstrangs einer Windenergieanlage angebracht\“, erklärt Holger Fritsch, Geschäftsführer der Bachmann Monitoring GmbH. Auch weitere aussagekräftige, physikalische Größen wie Temperaturen oder Schmiermittelkonsistenzen können erfasst werden. Durch Veränderungen im Schwingungsverhalten der überwachten Komponenten lassen sich aufkommende mechanische Schädigungen an der Anlage schon frühzeitig während des Betriebs erkennen. Der Vergleich zu Referenzmessungen, zum Beispiel direkt nach der Errichtung der Anlage (Anfangszustand), liefert Informationen, aus denen sich Rückschlüsse auf den tatsächlichen Zustand von Getriebe, Generatoren, Wälzlager, Rotoren und weiterer Elemente ziehen lassen. Die permanente automatische Beobachtung und Auswertung von Trendverläufen unter vergleichbaren Betriebsbedingungen bilden den wesentlichen Vorteil von Online Condition Monitoring Systemen. Spezialisiertes CM-Kompetenzcenter Windturbinen sind komplexe Systeme, die ständig wechselnden Betriebsbedingungen ausgesetzt sind. Das modulare und vollständig in die Bachmann M1-Steuerung integrierte Condition Monitoring System wird deshalb individuell an die Besonderheiten des Anlagentyps angepasst und entsprechend parametriert. Die Überwachung wird über Fernzugriff ermöglicht, sodass die im Bedarfsfall kompetente und schnelle Unterstützung gewährleistet ist. Das Condition Monitoring Kompetenzcenter von Bachmann Monitoring hat sich auf den internetbasierten Remote-Service spezialisiert. Aktuell werden 1.700 Windenergieanlagen von 18 verschiedenen Herstellern weltweit überwacht. Im Monitoring Center werden die Daten aller überwachten Anlagen konsolidiert und von erfahrenen Diagnose-Spezialisten analysiert. Die automatisiert gebildeten Kennwerte werden im Fehlerfall durch die Mitarbeiter des zertifizierten Remote Monitoring Service eingehender untersucht und mit weiteren Kennwerten und Trendverläufen verglichen, bis ein konsistentes Fehlerbild entsteht. Dann können dem Betreiber häufig bereits zu diesem Zeitpunkt schon Hinweise auf die Fehlerursache gegeben werden. Woraufhin weitere Untersuchungsmethoden wie beispielsweise die Videoendoskopie gezielt und effizient eingesetzt werden können. Höchste Profitabilität gewährleistet Wartungs- und Betriebskosten einer Windenergieanlage werden bestimmt durch den Aufwand für Service und Instandhaltungsarbeiten, die Ersatzteilkosten und die Logistik (Transport von Ersatzteilen auf die Anlage und das Verfügbarmachen von Montageeinrichtungen, wie z.B. Kräne). Miteingerechnet werden muss jedoch auch ein durch die Standzeit der Anlage verursachter Ertragsausfall. Beide Faktoren gilt es zu minimieren. Condition Monitoring liefert die notwendigen Fakten, um eine Instandhaltung so zu planen, dass die energetische Verfügbarkeit der Anlagen kaum beeinflusst wird. Der Ersatz eines Lagers am Getriebestrang erfordert eine Stillsetzung der Windenergieanlage von etwa drei bis vier Tagen. Bei einem durch einen nicht rechtzeitig erkannten Verschleißschaden verursachten Spontanbruch verlängert sich dieser Zeitraum leicht auf das Zehnfache, da Material und Personal erst disponiert und auf die Anlage gebracht werden müssen. Zudem erfolgen Spontanbrüche meist aufgrund hoher Windlasten zu wind- und damit ertragsstarken Zeiten. Verursacht der Spontanbruch Folgeschäden an Komponenten, welche aufgrund ihrer Größe und ihrer Maße nur bedingt auf der Anlage instand gesetzt werden können, entstehen weitere hohe Aufwände. Die Kosten eines Kraneinsatzes, insbesondere bei offshore installierten Anlagen, sind gravierend. Integrierte Lösung für weitere Optimierung Wesentlicher Vorteil der integrierten Lösung von Bachmann ist die Verknüpfung der CMS-Messgrößen mit weiteren Betriebsparametern der Windenergieanlage. Dies erhöht die Diagnosesicherheit der Zustandsüberwachung: Fehlerbilder lassen sich mit der aktuellen Betriebssituation vergleichen und genauer interpretieren. Durch eine gezielte Steuerung der Anlage können zudem mechanische Belastungen reduziert werden. Mit angepassten Betriebsbedingungen lässt sich so die Lebensdauer vorgeschädigter Teile bis zum planbaren Wartungstermin verlängern. Dem Monitoring-Center ermöglichen die zusätzlich verfügbaren Daten noch genauere Diagnosen: Der Betriebsführer der Anlage erhält nicht nur eine verifizierte Fehlermeldung, sondern auch eine Einschätzung der Betriebsrelevanz sowie konkrete Handlungsempfehlungen. Komplettsystem zertifiziert Die Richtlinie des Germanischen Lloyd für die Zertifizierung von Zustandsüberwachungssystemen in Windenergieanlagen sieht ebenso wie die Richtlinie des Allianz Zentrums für Technik vor, dass mindestens Hauptlager, Hauptgetriebe, Generator sowie Gondel mit Turm mittels Condition Monitoring zu überwachen sind. Für die Überwachung von Hauptlager, Hauptgetriebe und Generator werden mindestens sechs Beschleunigungssensoren und für Gondel mit Turm je ein Beschleunigungssensor in axialer Richtung (in Windrichtung) sowie quer dazu benötigt. GL-Richtlinie liefert die Grundlagen Grundsätzlich wird in der Richtlinie des Germanischen Lloyd Wind der Stand der Technik zusammengefasst. So gibt diese die wichtigsten Randbedingungen zur Entwicklung, Installation und für den Betrieb dieser Systeme vor. Außerdem gilt sie als Prüfungsgrundlage für Condition Monitoring Systeme. Überwachungsstellen müssen hierin beispielsweise erklären, wie Grenzwerte ermittelt und warum sie in dieser Form gewählt wurden. Damit wird sichergestellt, dass die Auswertung und Interpretation der komplexen CMS-Daten mit hinreichender Qualifikation erfolgt. Bei der Richtlinienerstellung stand GL Wind in Kontakt mit Windparkbetreibern, die verschiedene Systeme im Einsatz haben, mit Herstellern von Windenergieanlagen bzw. Condition Monitoring Systemen sowie der Versicherungsbranche. Damit ist eine größtmögliche Neutralität und Akzeptanz gewährleistet. Die GL-Richtlinie bildet außerdem die Grundlage für die Entwicklung und Installation von CMS und regelt darüber hinaus auch die Verwendung der Messwerte, wie z.B. der Auswertung, Interpretation und Speicherung. Sie beschreibt auch die Handlungsabläufe beim Überschreiten von festgelegten Grenzwerten. Auch der Service entspricht den Anforderungen Bachmann verfügt als erstes Unternehmen weltweit über ein zertifiziertes, integriertes Condition-Monitoring-System. Dabei entsprechen nicht nur Hardware und Software den Anforderungen des Germanischen Lloyd, sondern auch die Servicedienstleistung der Online-Fernüberwachungszentralen.