Post on 30-Apr-2020
Bachmann Monitoring GmbH Seite 2
„Konsistentes messtechnisches Daten- und Prozessmanagement für den Betrieb von Offshore WEA “ Holger Fritsch – Geschäftsführer der Bachmann Monitoring GmbH
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Bachmann Monitoring GmbH
Gründung Juli 1998 bis 31.12.2010 als µ - Sen GmbH Mitarbeiter 49
2012 Weltweit erste
Zertifizierung eines integrierten CMS
2001
Einstieg in die Windbranche
2010
erste Offshore- Applikationen (Alpha Ventus)
(Foto:AREVA Multibrid/Jan Oelker 2009)
2008
GL - Zertifizierung
2011
Merger Bachmann
1998 Gründung als µ-Sen GmbH
2006
CMS-Remote Service
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Bachmann in Kürze
Headquarter Feldkirch (Österreich) – Entwicklungs- und Produktionsstandort
Über 470 Mitarbeiter – 20 Nationalitäten
20 Standorte in Europa, USA, China und Indien
Mehr als 85.000 installierte Applikationen in der Windbranche weltweit
Branchen
Industrie &
Maschinenbau Maritim
Wind
Erneuerbare
Energien
Offshore
> 15 years experience
on WTG
Verified on > 4000
WTG
More than
8 GW of monitoring
power
WTG 650KW to
6MW (8MW)
Onshore and
Offshore WTG
WTG portfolio covers 23
OEM Experience
on 80 different gearbox
types
Experience on 10 drive train setups
85 wind farms (from
2 WTG to 200 WTG)
Portfolio covers 54 different
WTG types
Bachmann Monitoring - References / Experience
Lebenszykluskosten (LCC) „Die jährlichen Gesamtkosten der Instandhaltung in Deutschland betragen mehr als 100 Mrd. €“
Kosten Produktions-
anlagen
Konventionelle
Kraftwerke
WEA
Investition 25 % 30% ca. 70-75 %
Energie, Treib-
Brennstoffe usw.
44 % 40% -
Instandhaltung 31 % 30% ca. 25-30%!
CAPEX geplante OPEX ungeplante OPEX
Reduzierung ungeplanter Instandhaltungskosten/OPEX (operating expenditure)
“Profit” = “Windertrag” - CAPEX - OPEX - ungeplante OPEX
CAPEX (capital expenditures): Investition
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Praxisbeispiel - Leistungsreduktion
Dauer geplante Getriebereparatur: 1 – 2 Wochen
Dauer ungeplante Getriebereparatur: 4 – 8 Wochen
Anlagenausfall ca. 9 Monate Leistungsreduzierter Weiterbetrieb
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Diagnose von Windenergieanlagen
Offshore WEA mit CMS (Copyright AREVA Multibrid/Jan
Oelker 2009) Offshore Tripod
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Wesentliche Fehlerursachen
• Lasten bzw. Lastspitzen
• Unwuchten
• Fehlausrichtungen
• Verschleiß
• Servicemängel
• Mangelschmierung
• Montagefehler
• Materialfehler
• Konstruktive Mängel
• Resonanzbereiche Defekter Wälzkörper
Fehlerverteilung WEA, Typ A
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Status Quo von Condition Monitoring Systemen (Triebstrang-CMS)
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Historie und Status Quo des CMS
Geschichte des CM-Monitorings in der Windbranche
1. Phase 2001 - 2005: Einführung von CMS im Betreibermarkt, Lernphase erste Pilotprojekte und CMS als Technologie 2. Phase 2005 - 2009 : Remote CM-Service von CMS Anbieter, erste Serienlieferungen und erste Vollservicepakete 3. Phase 2009 - 2012: Beginn der deutschen Offshore Windbranche und neue CMS Funktionen (z.B. für das Rotorblatt) 4. Phase 2012…: Erstes steuerungsintegriertes CMS, Einbindung von CMS Kennwerten in SCADA Systeme
Status Quo:
Reagieren statt Agieren!
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Messpunkte für die Online-Analyse
Sensor am Hauptlager
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Eingesetzte Sensoren für den Triebstrang
BA
M1
00
• Sensitivity 100 mV/g
• Output IEPE-compatible
• Measuring range 0,5 Hz – 14 kHz
• recommended for monitoring fast rotating components
BA
M5
00
• Sensitivity 500 mV/g
• Output IEPE- compatible
• Measuring range 0,2 Hz – 14 kHz
• recommended for slow rotating components
µ-b
rid
ge
• Sensitivity 0,7 V/N
• Output IEPE-compatible
• Measuring range 0,05 - 1.000 Hz
• recommended for very slow rotating components
Bachmann electronic –
automation technology module portfolio
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Condition Monitoring System’s - RM Service
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Überrollfrequenz des Innenringes eines Zwischenwellenlagers FAG 22336
24. September fi = 1 mg
25. Dezember fi = 15 mg
23. August fi = 45 mg
Von der Diagnose zum Trend
Entstehung der Spektren
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Diagnostics – main bearing
Service – Fakten:
internetbasierter
CM bzw. Remote Service
Konfiguration
Analyse
Grenzwertüberwachung
Reporting
CMS RM-Service
Motivation für integrale CM-Konzepte
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
IMO-Wind Integrales Monitoringsystem für Offshore-Windenergieanlagen
Integrales Monitoring
Datenfluss
Datenfluss im Projekt „IMO Wind“
Laserbasierte online Rotorblattüberwachung
Lasten, Struktur, Fehlstellung, Eis… (erfassen / beeinflussen Querkräfte, Lasten , Ertrag)
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Installation von Messstrecken 2014 erste Messstrecken in eine 2,5 MW Prototypenanlage „K120“ verbaut
Feldversuche
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Trifft ein fokussierter Licht- oder
Laserstrahl auf die Oberfläche einer flächigen,
ortsauflösenden, fotosensitiven Halbleiterdiode
(PSD), werden Fotoelektronen im Halbleiter
generiert. Der daraus resultierende Fotostrom,
kann an den Rändern über elektrischen
Kontaktierungen (Elektroden) abfließen.
Messung der Auslenkung mittels Position Sensitive Device
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Last-Monitoring
Feldversuche - Signalanalyse
Vergleich Blattbiegung flapwise und elektr. Leistung
Blaue Kurve - DL1 (Blatt 2, flapwise) , Einbautiefe im Rotorblatt ca. 17 m DL … Distanzlaser
Mittlere Blattbiegung flapwise im Vergleich zur mittleren elektr. Anlagenleistung Das Pitchen aus dem Wind bei Volllast begrenzt die Blattlast (bzw. die mittl. Blattbiegung).
ca. 75 min - Abschnitt
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Fazit und Ausblick Rotorblattüberwachung
Last-Monitoring auf Grundlage der Erfassung aller Schwingspiele bzw. Lastwechsel der Rotorblätter. Datenmenge pro Messkanal im Jahr ca. 3 GB (bei 50 Werten pro Sekunde a 16 bit). Alternativ: Rainflow-Zählung.
Eine Abnahme der Blattsteifigkeit führt bei gleicher Leistung zu größeren Blattdurchbiegung. Zusätzlich ist eine Überwachung bekannter Eigenfrequenzen des Blattes möglich.
1. - Einsatz als Lastmonitor (Restlebensdauer)
2. - Strukturmonitor – Blattermüdung, Blattschädigung
3. - Überwachung kritischer Blattlasten
Rainflow-Matrix zur Blattauslenkung
Noch mehr Condition Monitoring
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Turmmonitoring – Lasten, Struktur
„Overview of Rainflow Counts Comparison <YEAR A> - <YEAR B>“
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Unwuchtbestimmung
vWind
• GIO212 integration imbalance
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CMS: Integration Messwerten, Daten, Informationen und schließlich Wissen
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CMS: Integration
• Sensorsignal mit und ohne Yaw:
• Trendverlauf mit und ohne Yaw:
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Wind Power SCADA – „WPS“ (Supervisory Control and Data Acquisition)
• Bachmann SCADA System für Wind
• Reine Web-Technologie
• „Ready-to-use“ Wind-Komp. Bibliothek
• Kommunikation via OPC UA (IEC 61400-25)
• Datenhistorisierung
• Kommandos
• Zugriffs- und Benutzerverwaltung nach M1 Standards
• Park - und detaillierte Turbinenansicht
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
WPS – Online Trend
Turbinenübergreifender Live- Trend frei konfigurierbarer Werte der Anlage
Vorgefertigte Konfigurationen für „Wind“, „Power“, „Pitch“, „Yaw“ und „Blade“ schaffen schnelle Übersicht
Historisierung der gewählten Daten
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
WPS – Integration
Integration von Bachmann Condition Based Monitoring (CMS) - Klassierung nach ISO VDI 3834 - Trend
Anbindung an andere Steuerungssystem mit dem M1 Gateway
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
WPS – M1 Gateway
WPS
M1 Gateway
OPC UA Mapping Software
WTT
?
Protokoll, z. B. Profinet RT, …
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Fazit und Ausblick
Last- und Leistungsoptimierte Regelung der WEA ermöglicht den
Betrieb der WEA im Rahmen ihrer Spezifikation und damit die Ausschöpfung des konstruktiven Lebensdauervorrates
Die konsequente Einführung neuer Kommunikationstechnologien (z.B. OPC UA) erlaubt eine universelle Nutzung unterschiedlicher Datenquellen …als Basis der ganzheitlichen CMS Integration
PW: bachmann; User: M1; http://217.5.159.88/ (live Demo)
Offshoretage in Berlin, 17. und 18. März 2016
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Bachmann Monitoring GmbH Fritz-Bolland-Straße 7 07407 Rudolstadt
Tel: +49 3672 /3186 100 Fax: +49 3672 /3186 200
http://www.bachmann.info
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