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Condition Monitoring

Optimaler Schutz

Auf der Hannover Messe 2011 zeigte SeaCom flexible Condition-Monitoring-Systeme für den Einsatz in einem breiten Spektrum von Anwendungsbereichen. Als Neuheit wurde der VibRePorter präsentiert, ein System, das zum Einstieg in ein erweiterbares Anlagen-Überwachungskonzept entwickelt wurde.Hohe Anlagenverfügbarkeit ist das zentrale Anliegen der Betreiber von Windenergieanlagen. Im Widerspruch dazu steht die immer noch anhaltende Scheu der Branche, in fest installierte Condition-Monitoring-Systeme zu investieren. Zwar bieten einige Hersteller für ihre Anlagen neuartige Servicekonzepte mit Laufzeiten über mehrere Jahre an und leisten damit einen anfänglichen Beitrag, die Investitionssicherheit zu erhöhen.

Allerdings ist dem Eigentümer während dieser Zeit der Zustand seiner Anlage sowie der einzelnen Komponenten nicht bekannt, er verfügt über keine zuverlässigen und vor allem herstellerunabhängigen Zustandsdaten. Dies bedeutet, er weiß nicht, wie lange seine Maschinen noch funktionieren werden und in welchem Zustand die mechanischen Komponenten wie die Lager, das Getriebe, die Zahnräder sind – auch über die vom Hersteller angebotene Servicezeit hinaus.
Besonders bei auslaufenden Langzeitwartungsverträgen und Gewährleistungsfristen wollen Betriebsführer ihren Betreibern einen Zustandsbericht des Triebstrangs der betroffenen Windenergieanlage anbieten. Und hier zeigt sich, wie wichtig es ist, dass die Zustandsüberwachung so früh wie möglich ansetzt, im besten Falle gleich bei Inbetriebnahme der Anlage. Denn alle Diagnosen sind effektiver und effizienter, wenn die Ursprungsdaten vorliegen. Dieser Zusammenhang ist mit einer meteorologischen Vorhersage vergleichbar: Die Wetterdaten werden für einige Regionen der Erde seit mehr als 150 Jahren gespeichert und daher ist die Vorhersage für diese Regionen wesentlich genauer und zuverlässiger. Genauso verhält es sich mit den Maschinendiagnosen: Wenn im ersten Jahr nach der Inbetriebnahme bereits die Daten gespeichert werden, ist es möglich, immer auf diese Daten zurückzugreifen. Dies ermöglicht eine sehr effiziente Maschinendiagnose, insbesondere mit Blick auf die ständig wechselnden Lasten im Antriebsstrang einer Windturbine. Ein genauer Kenntnisstand dient dann u. a. auch zur Entscheidungsfindung für die Vergabe weiterer Wartungsaufträge.
In der Praxis ergeben sich zwei Möglichkeiten, wie Maschinenüberwachung eingesetzt werden kann: entweder als Ad-hoc-Messungen von sehr kurzer Dauer, etwa wenige Minuten, mit einem mobilen Messsystem oder der dauerhafte Einbau eines Condition-Monitoring-Systems in die Windenergieanlage mit einem Zugang über Telefon oder Internet.

Dienstleistungen

Diagnostic Center

Ganz gleich, welches Condition-Monitoring-System eingesetzt wird – die Auswertung und Interpretation der Daten ist der Schlüssel für ein erfolgreiches Instandhaltungskonzept. SeaCom stellt deshalb sein Wissen und seine Erfahrungen in Form eines Diagnostic Center zu Verfügung. Der Auftraggeber wird durch verschiedene Leistungspakete unterstützt. Er bestimmt selbst, wie viele Aufgaben und Funktionen in den Instandhaltungsprozessen er umsetzen will und wie viele durch SeaCom realisiert werden sollen. MDSWind deckt alle Funktionen ab, die in einem Instandhaltungsprozess notwendig sind. Der Datenaustausch mit den Auftraggeber findet geschützt über das Internet statt, so dass dieser jederzeit auf Daten und Expertisen zugreifen kann. SeaCom stellt das umfassende Know-how seiner Experten zur Verfügung. Das Diagnostic Center kann dank eingebauter SCADA-Schnittstelle direkt in die vorhandenen Instandhaltungsprozesse eingebunden werden. Die Experten überwachen die Anlagen 24 Stunden 7 Tage in der Woche. Immer dann, wenn ein Ereignis stattfindet, wird es analysiert und es folgt gegebenenfalls ein Kurzreport mit klarer Handlungsempfehlung.

Scheinbare Vorteile

Ad-hoc-Messungen scheinen den Vorteil zu haben, dass sie kostengünstiger sind als ein fest installiertes Condition-Monitoring-System. Über viele Jahre betrieben summieren sich allerdings die Kosten für wiederkehrende Ad-hoc-Messungen und liegen schließlich höher als die Kosten eines dauerhaft eingebauten Systems. Darüber hinaus hat diese Methode der Ad-hoc-Messung so gravierende Nachteile, dass sie heute nur in Ausnahmefällen eingesetzt werden sollte. Da diese Form der Messung nicht so präzise ist und nur eine Momentaufnahme des Anlagenzustands darstellt, besteht somit weder die Möglichkeit, die Messungen verlässlich mit älteren Auswertungen zu vergleichen, noch lässt sich ein sich entwickelnder Schaden beobachten, um eine Vorhersage des Zeitpunktes des völligen Ausfalls der Anlage zu wagen. Für viele Schäden sind in der Regel die zeitlichen Abstände von 1-2 Jahren zwischen den Prüfungen auch viel zu lang, um eine rechtzeitige Erkennung auch nur halbwegs zu sichern.
Daher ist eine dauerhafte Zustandsüberwachung heute unverzichtbar und wird bald obligatorisch von den Versicherern gefordert werden. Die Anschaffung eines verlässlichen Systems hat zwar seinen Preis, dafür ist aber eine ständige Überwachung des Triebstrangs möglich. Ebenso kann ein sich ankündigender Schaden in seiner Entwicklung beobachtet werden, um einen optimalen Zeitpunkt für eine Reparatur zu bestimmen. Auch lassen sich so Folgeschäden vermeiden. Ebenso ist eine Erkennung von Verschleiß, der noch nicht zum Versagen von Bauteilen führt, praktisch nur mit einer kontinuierlichen Messung möglich. Voraussetzung für eine erfolgreiche Dauerüberwachung ist jedoch ein sicherer Betrieb des Systems inklusive Selbstanalyse-Funktionen und einer zuverlässigen Benachrichtigung des Betreuers im Alarmfalle.

Genau das leistet das modulare CMS MDSWind von SeaCom. Die permanente, zustandsorientierte Online-Überwachung, die dieses System ermöglicht, verschafft Betreibern und Betriebsführern einen Überblick über den Anlagenzustand von Anfang an und zeichnet die entsprechenden Daten versicherungskonform auf. Dies bietet den Vorteil der einfachen Zurüstung für komplexere Zustandsüberwachung, ohne verschiedene Überwachungssysteme parallel betreiben zu müssen. Das MDSWind von SeaCom hält Schnittstellen bereit für die Zurüstung eines Rotorblattmonitorings oder eines Partikelzählers und auch für die Zurüstung der Ölzustandsüberwachung sowie anderer kundenspezifischer Anwendungen.
Die genannten Anforderungen an ein CMS sind mit Blick auf viele industrielle Anwendungen, etwa in Kraftwerken oder in der Chemieindustrie, ähnlich wie im Bereich der Windenergieanlagen. Das Produktportfolio der SeaCom ermöglicht den einfachen Einstieg in die Zustandsüberwachung. Zur zuverlässigen Schwingungsüberwachung von mechanischen Komponenten in rotierenden Maschinen bietet das Unternehmen den VibRePorter an, eine Produktneuheit, die auf der Hannover Messe 2011 vorgestellt wurde. Der VibRePorter ist ein intelligenter und kostengünstiger Schwingungswächter für die permanente Messung von Schwingungen und anderen Parametern wie Drehzahl, Temperatur und Leistung zur frühzeitigen Schadendetektion, die unvorhergesehene Anlagenstillstände vermeiden hilft. Mit dem VibRePorter ist es möglich, durch Kombination der verschiedener Überwachungsparameter die Alarmbedingungen präziser und aussagekräftiger zu formulieren. Neu ist, dass sich durch die angewandten Algorithmen auch Komponenten mit variablen Drehzahlen überwachen lassen. Der VibRePorter ist zudem für die Überwachung langsam drehender Maschinen von bis zu 20 U/min geeignet.

Ein lernfähiges System

Das Frühwarnsystem VibRePorter ist leicht zu installieren, die IEPE-Sensoren werden an der zu überwachenden Maschine angebracht, der Vibreporter selbst wird mit anderer eventuell eingesetzter Überwachungshardware im Schaltschrank installiert. Der Vibreporter zeichnet sich insbesondere durch seine Lernfähigkeit aus: Die bei der Inbetriebnahme des neuen Systems ermittelten Basiskenngrößen bilden dabei den Bezugswert für eine Relativüberwachung. Überschreitet einer der Kennwerte die Bezugswerte um einen konfigurierbaren Wert, wird Alarm ausgelöst, d.h. der Schwingungswächter alarmiert umgehend, wenn sich zum Beispiel Unwuchten, Ausrichtfehler oder Wälzlagerschäden durch Schwingungs- und Leistungs- oder Temperaturabweichungen bemerkbar machen.
Vorteil des Schwingungswächters gegenüber vergleichbaren Produkten im Markt ist seine Integrierbarkeit in das weltweit zur Maschinenüberwachung eingesetzte SCADA-Prozessleitsystem (Supervisory Control and Data Aquisition). Das Gerät ist mit dem MODBUS TCP ausgestattet, und alle Messgrößen und Status-Werte sind über definierte Register auslesbar. Zudem lässt sich der VibRePorter vollständig über das Internet ansteuern und konfigurieren, der Anwender kann alle Messgrößen jederzeit abrufen. Hierzu ist außer einem gewöhnlichen Internetbrowser keine weitere Software erforderlich. Soll eine über die Leistungen des VibRePorters hinausgehende Überwachung durchgeführt werden, so kann dann ein Condition-Monitoring-System wie das MDSWind mit sechs Sensoren installiert werden. Erst im höchsten Level würde dann ein komplettes Online-CMS mit allen Möglichkeiten zur Verfügung gestellt.
Das MDSWind wird in Kürze um eine Zusatzkomponente zur Erkennung von Verschleißsymptomen an Rotorblättern erweitert. Das Rotorblatt-Monitoring ist ausschließlich auf die Erkennung von Zerstörungen und Fehlern in der Laminierung der Rotorblätter ausgerichtet. Es erkennt Anzeichen von Schäden ab einer Größe von 10 mm. SeaCom arbeitet gemeinsam mit namhaften Institutionen an der Entwicklung des neuen Produkts. Zwei Systeme befinden sich bereits in der Testphase an ausgewählten Rotorblättern.

Kontakt:
SeaCom Digitale Mess- und Übertragungssysteme GmbH
Tel.: 02325 922514
Email: seacom@vulkan.com
www.vulkan.com

Weiterführende Informationen zum Webcode 5887:

• MDSWind® Installations- und Konfigurationsvoraussetzungen
• Produkt- und Leistungsprogramm DIAGNOSTIC CENTER
• MDSWind® CMS – Condition Monitoring System