Siemens-Experten

Die Siemens-Experten haben über Fernzugriff den Zustand der überwachten Komponenten stets im Blick und leiten bei Auffälligkeiten eine Analyse und Ursachenforschung ein.

Siemens-Experten

Die Siemens-Experten haben über Fernzugriff den Zustand der überwachten Komponenten stets im Blick und leiten bei Auffälligkeiten eine Analyse und Ursachenforschung ein.

Rund 1,7 Millionen Menschen werden vom Kraftwerk Zolling im oberbayerischen Landkreis Freising mit Strom versorgt. Seit 1986 offiziell am Netz, arbeitet das Steinkohlekraftwerk heute mit einer Nettoleistung von 472 MW und ist mit modernster Umweltschutztechnik ausgestattet. Zuverlässigkeit und Versorgungssicherheit haben für den Betreiber, die GDF SUEZ Energie Deutschland, höchste Priorität. Das bedeutet wiederum, dass Fehlerquellen frühzeitig erkannt werden müssen, um Ausfälle und ungeplante Stillstände zu vermeiden. Insbesondere Antriebskomponenten wie Motoren sind hochbelastetet und je nach Nutzungsdauer einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Da dies mit bloßem Auge nicht erkennbar ist, setzt das Kraftwerk Zolling auf die regelmäßige Überholung prozesskritischer Komponenten.

Bislang erfolgten die Wartungs- und Serviceaktivitäten in relativ kurzen Intervallen und waren mit entsprechend hohen Kosten verbunden, insbesondere wenn die Motoren für den vorsorglichen Austausch der Lager zur Wartungsstätte transportiert werden mussten. Um den Instandhaltungsprozess künftig zu optimieren und vor allem kosteneffizienter gestalten zu können, entschied sich der Betreiber für eine kontinuierliche Zustandsüberwachung prozesskritischer Komponenten.

„Wir tragen eine hohe Verantwortung für die Menschen in der Region. Deshalb hat die Anlagenverfügbarkeit oberste Priorität“, so Lothar Schneider, Kraftwerksleiter am Standort Zolling. Bei der Condition-Monitoring-Lösung entschied sich GDF SUEZ aufgrund langjährig guter Zusammenarbeit für Siemens. „Für uns ist es wichtig, Lösungen und Services aus einer Hand zu erhalten. Mit der zustandsorientierten Instandhaltung, wie sie von Siemens als Paket angeboten wird, können wir nicht nur ungeplante Stillstände auf ein Minimum reduzieren, sondern auch die Wirtschaftlichkeit unserer Instandhaltungsmaßnahmen durch Optimierung unserer Service-Intervalle steigern“, erläutert Lothar Schneider weiter.

Kostenvergleich und Amortisation von CM

Kostenvergleich und Amortisation von CM: Wird nur ein einziger Schaden bzw. Stillstand verhindert, wiegt das die Kosten des CM über den ganzen Life-Cycle auf.

Prozesskritische Komponenten gezielt überwachen

In einem Steinkohlekraftwerk ist die Prozesskühlung unerlässlich für einen einwandfreien Betrieb. In Zolling treiben zwei Mittelspannungsmotoren mit je 1.600 kW Leistung die riesigen Pumpen an, welche das Kühlmittel durch das Kraftwerk befördern. Dabei werden die Lager der Motoren in Radialrichtung sehr stark beansprucht, so dass es zu einem erhöhten Verschleiß an den prozesskritischen Komponenten kommt. Bei Ausfall eines Motors kann das Kraftwerk nur noch mit halber Leistung Strom produzieren. Fallen beide Motoren aus, kommt es zu einem Stillstand und damit zur Unterbrechung der Stromversorgung.

Steinkohlekraftwerk Zolling in Oberbayern

Hohe Verfügbarkeit erforderlich: Das Steinkohlekraftwerk Zolling in Oberbayern versorgt 1,7 Millionen Menschen mit Strom.

Jedes Anfahren des Kraftwerks würde nicht nur Geld kosten, sondern auch die Umwelt durch die entstehenden Verbrennungsgase belasten. Um dieses Risiko auf ein Minimum zu reduzieren, kommt in Zolling erstmals die „Motor Condition Monitoring Box“ von Siemens zum Einsatz.

Mit der Motor Condition Monitoring Box eröffnen sich neue Wege für eine zuverlässige Zustandsüberwachung von Motoren. Über die Box werden sowohl die Lagerschwingungen und -temperaturen als auch die Wicklungstemperaturen des Motors gemessen. Da die Box über eine schwingungsentkoppelte Elektronik im Inneren verfügt, kann sie direkt am Motor angebracht werden. Dies minimiert den Verdrahtungsaufwand und spart Platz, da kein externer Schaltschrank benötigt wird.

Darüber hinaus nimmt die Elektronik aufgrund der Temperaturentkopplung keinen Schaden, auch wenn der Motor bis zu 80 Grad heiß wird. In Schutzart IP65 ist die Motor Condition Monitoring Box zudem wasser- und staubdicht. Dementsprechend ermöglicht sie auch in rauer Umgebung eine zuverlässige Aussage, wie hoch der Abnutzungsgrad des Motors ist, und wann beispielsweise ein Austausch der Lager überhaupt technisch notwendig wird.

Damit im Zuge der fortlaufenden Messung eventuell auftretende Unregelmäßigkeiten rechtzeitig erkannt werden können, legt das Service-Team während der Inbetriebnahme der Motor Condition Monitoring Box Grenzwerte als Warn- und Fehlerschwellen fest. Sobald eine Warnschwelle erreicht wird, meldet die Box dies automatisch an ein Siemens Experten Center. Daraufhin führt ein zertifizierter Condition Monitoring eine detaillierte Tiefenanalyse durch, die dem Betreiber zur Verfügung gestellt wird und ihm Aufschluss über die Ursachen der Störung liefert sowie entsprechende Gegenmaßnahmen empfiehlt. Dabei genügen häufig schon sehr kostengünstige Maßnahmen wie beispielsweise das Nachjustieren der Motorausrichtung, denn die Motorüberwachung deckt Unregelmäßigkeiten in aller Regel schon auf, bevor ein kostenträchtiger Schaden entstanden ist.

Integrated Drive System

Überwachung im gesamten Lebenszyklus
Siemens legt großen Wert auf integrierte Lösungen. Diese werden auch und nicht zuletzt im Zuge der immer engeren Verknüpfung von Produkt- und Servicegeschäft umgesetzt.
So wird die Motor Condition Monitoring Box künftig als Bestelloption der neuen „Flexible Duty“-Motoren Simotics FD verfügbar sein. Diese Antriebe sind im Rahmen eines integrierten Antriebssystems (Integrated Drive Systems) unter anderem optimal auf den Betrieb mit Sinamics-Umrichtern abgestimmt. Damit erreicht Siemens nunmehr eine optimale Durchgängigkeit im System bis hin zur Zustandsüberwachung der Komponenten – und zwar über deren gesamten Lebenszyklus.

Läuft das System über einen längeren Zeitraum ohne erkennbare Auffälligkeiten, erhält der Betreiber einen vierteljährlichen Zustandsbericht. Da sich anhand der dokumentierten Trendverläufe auch Veränderungen infolge von Verschleiß zeigen, können absehbare Probleme noch im Entstehen behoben werden, bevor es zu Schäden oder gar einem Stillstand kommt. Anhand der aufgezeichneten Daten lässt sich der aktuelle Zustand der Lager fundiert beurteilen, so dass die Wartungsintervalle dem tatsächlichen Bedarf angepasst werden können.

Analysetool zeigt Wirtschaftlichkeit auf

Parallel zum Projekt in Zolling hat Siemens ein Analysetool entwickelt, mit dem die Wirtschaftlichkeit des Motor Condition Monitorings individuell für die jeweilige Anwendung eruiert werden kann. Dabei werden die Kosten für die regelmäßige Wartung und Instandhaltung wie auch die Kosten eines möglichen Ausfalls berücksichtigt und den Aufwänden für den Einsatz des Condition Monitorings gegenüber gestellt. So kann für verschiedenste Anlagentypen exemplarisch der betriebswirtschaftliche Nutzen der geplanten Lösung berechnet und der Anlagenbetreiber in seiner Investitionsentscheidung unterstützt werden. Im Falle von Zolling zeigte die hypothetische Betrachtung der Kosten über 15 Jahre Nutzungsdauer, dass der Betreiber mit einer vorbeugenden Zustandsüberwachung bereits nach kurzer Zeit und auf Dauer Kosten einspart.

Motor Condition Monitoring Box

Die Motor Condition Monitoring Box misst Schwingungen und Temperatur der Lager und die Wicklungstemperatur.

Da jede Applikation individuell ist, existieren neben der in Zolling eingesetzten Motor Condition Monitoring Lösung darüber hinaus für jede Anforderung weitere Möglichkeiten einer zuverlässigen Motor-Zustandsüberwachung. Dies beginnt im einfachsten Fall bei der manuellen Schwingungsmessung einzelner Motoren. Die Lösung mit der Motor Condition Monitoring Box, wie sie in Zolling Anwendung findet, entspricht dem Leistungsumfang eines Advanced-Pakets. Darüber hinaus gibt es im Rahmen des Premium-Pakets ein skalierbares System, das individuell nach den Bedürfnissen des Kunden ausgelegt wird, eine gleichzeitige Überwachung mehrerer Motoren ermöglicht und neben Schwingungs- und Temperaturmessung sämtliche Messgrößen eines Antriebsstrangs einbezieht.

Den gesamten Antriebsstrang überwachen

Längst sind die umfassenden Möglichkeiten der Zustandsüberwachung nicht mehr allein auf Motoren begrenzt. Denn analog zum Motor-Condition-Monitoring-Portfolio bietet Siemens mit „Gearbox Condition Monitoring“ ebenso leistungsstarke Hard- und Software sowie Services aus einer Hand, die eine zuverlässige Getriebeüberwachung erlauben. Darüber hinaus werden die beiden Premium-Pakete derzeit so vereinheitlicht, dass ein „Drive Train Condition Monitoring“, also eine Zustandsüberwachung des gesamten Antriebsstranges, realisiert werden kann. Vorausschauende Anlagenbetreiber profitieren somit künftig von einem Allround-Paket. Diagnose und Service kommen hierbei wie gewohnt aus einer Hand und tragen zu erhöhter Anlagenverfügbarkeit und Kostenminimierung bei.

Klaus Selbach

Kontakt:
Siemens AG
Industry Sector
www.siemens.de/mcm