Ertragssteigerung und neue Servicekonzepte durch ... · Der Kunde sendet dann das defekte Getriebe...

Ertragssteigerung und neue Servicekonzepte durch intelligente Lasterfassung am Getriebe Dr. Andreas Vath Matthias Vittinghoff

ZF Wind Power

Agenda ■ Unternehmensdaten, ZF Gruppe & ZF Wind Power

■ Lasterfassung am Getriebe - Dynamic Load Monitoring

■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen

■ ZF Fertigung & Service

■ Service Portfolio

■ Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe

The ZF Group – An OverviewZF Gruppe 2016

2016

Umsatz €35,2 Milliarden

Mitarbeiter (Ende 2016) 136.820

Investitionen €1,2 Milliarden

Forschung & Entwicklung €2 Milliarden

ZF Gruppe - Unternehmensdaten

ZF Gruppe

Car Powertrain Technology

Car ChassisTechnology

Commercial VehicleTechnology

Industrial Technology

E-Mobility ZF Aftermarket

Off-Highway Systems Test Systems Special Driveline Technology Marine Propulsion Systems Aviation Technology Industrial Drives Wind Power Technology

Active & Passive Safety Technology

seit 1979 im Windgegründet 1923

seit 1985 im Windgegründet 1795 (Rexroth)

seit 2007 im Windgegründet 1915 2011 2015

ZF Wind Power

Weltweit installierte Basis

100GW davon im 3 MW-Segment > 10,000 MW

> 55.000 Getriebe

ZF Wind Power


■ Lasterfassung am Getriebe - Dynamic Load Monitoring ■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen




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WEA 1

Nennleistung

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WEA 2

Aktuelle Situation

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Hohe Wind-turbulenzen

Mit individueller Lasterfassung im Antriebsstrang

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WEA 1

Zulässige Belastung

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Höherer Energieertrag

ohne Risiko

Risiko für Frühausfälle

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Eine nachweißlich geringere Belastung im Antriebsstrang bedeutet auch geringe Lasten für Blätter, Gondel, Turm, Fundament, ….

Motivation für die intelligente Lasterfassung am Getriebe

Das Windgetriebe als Intelligentes Mechanisches System

Datenauswertung und Kommunikation zu ■ Turbinensteuerung (Echtzeit) ■ Cloud: Predictive Maintenance

Essentielle Betriebsparameter

■ Drehmoment

■ Drehzahl

■ Temperatur

■ Schmierung

DSL, LTE

Cloud Service für die Bereitstellung der historischen Daten und Trends ■ Automatische Erkennung von Unregelmäßigkeiten ■ Lebensdauerberechnung ■ Monitoring Informationen

Sensor Netzwerk ■ Körperschall ■ Ölparameter

Vorteile für OEM und Betreiber ■ Optimierung der Anlagenperformance ■ Minimierung der Betriebskosten

■ Reduzierung der Belastung und Verschleiß ■ Zustandsabhängige Wartung

■ Reduzierung der Stromgestehungskosten

Getriebeintegrierte Lösung▪ Komplett geschützt und

wartungsfrei▪ Optimale Genauigkeit durch

Kalibrierung auf dem Prüfstand

Bestimmung der Wellenpositionen auf ein paar µm genau

Drehmoment =

Verdrehung * Steifig

keit

Messprinzip

Nachrüstlösung auf bestehenden Anlagen▪ Individuell Anpassung an

bestehenden Antriebsstrang möglich

▪ Hohe Messgenauigkeit durch automatischen Kalibrierungsprozess

▪ Einfache Installation

Lasterfassung am Getriebe

Gearbox Configuration

Gearbox Overview

Full Load Hours

Consumed Lifetime Calculation

Gearbox Load Status

Consumed Lifetime of Bearings Consumed Lifetime of Gears

Consumed Lifetime of Bearings Consumed Lifetime of Gears

Cloud Visualisierung “Gearbox Load Status”

Cloud Visualisierung der Lagerlebensdauer

Cloud Visualisierung “Drive Train Performance Status”

Gearbox Overview

Drive Train Dynamics

Torque, Speed and Power Analysis

Torque Frequency Analysis Speed Frequency Analysis

Torque Order Analysis Speed Order Analysis

Drive Train CharacteristicsDrive train Dynamics

Gearbox Performance Status

Drive Train Performance Status mit hoher Dynamik

Drehmoment

Drehzahl

Generatorleistung

Cloud Visualisierung “Drive Train Performance Status”

Gearbox Overview





Drive Train CharackterisicsDrive train Dynamics

Gearbox Performance StatusGearbox Overview





Drive Train CharackterisicsDrive train Dynamics

Gearbox Performance Status

Drive Train Performance Status mit geringer Dynamik

Drehmoment

Drehzahl

Generatorleistung

ZF Wind Power



■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen ■ ZF Fertigung & Service



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Get

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Last- erfassung

Intelligentes Getriebe

Öl-qualitä

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Optimierung auf Basis der Antriebsstrangdynamik

Vorteile

• Ertragssteigerung auf Basis der real gemessenen Lasten im Antriebsstrang für jede individuelle Windenergieanlage

• Lasten messen ! Lasten reduzieren ! Schäden vermeiden

• Optimierung der Wartungs- und Instandhaltungskosten durch bedarfsgerechte WartungszyklenKörper-

schall

t

Get

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Man

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Last- erfassung

Intelligentes Getriebe

Öl-qualitä

t

Performance und Service Optimierung auf Basis der Antriebsstrangdynamik

Körper- schall

Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen

■ Stahlband mit Sensorschnittstelle an der Hauptwelle ■ Sensorträger am Hauptlagergehäuse (oder Hauptrahmen) montiert

■ Stahlband mit Sensorschnittstelle an Schrumpfscheibe ■ Sensorträger am Hauptrahmen oder Getriebe montiert

■ Stahlband mit Sensorschnittstelle an der Abtriebswelle (HSS)

2. Nachrüstung am Triebstrang

1. Nachrüstung am Neu- oder bei ZF repariertem Getriebe im Werk

ZF Wind Power




■ ZF Fertigung & Service ■ Service Portfolio


ZF Fertigung & Service

Tanjin & Bejing, CHN

7,700 MW2.0 - 8.0 MW

4,000 MW0.8 - 3.0 MW

4,000 MW1.5 - 3.0 MW

2,000 MW2.0 MW

Witten, DE & Lommel, BE

Vernon Hills, US

Coimbatore, India

Max. Kapazität pro Jahr Produkt Umfang - Fertigungsfähigkeit

Service Headquarters in Witten / DE ■ Reparatur Kapazität: 400 #/Jahr

■ Reparatur & Test Kapazität: 8MW

ZF Wind Power





■ Service Portfolio ■ Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe

Service Portfolio

Neu- & aufbereitete Getriebe ZF und nicht-ZF (Multibrand)

Work shop Reparaturen ZF und nicht-ZF (Multibrand)

Uptower Reparaturen & Ersatzteile

Triebstrang & Hauptlager

Dynamic Load Monitoring

Engineering Support & Upgrades

Service

Helpdesk

Weltweiter Fieldservice

Service Portfolio

Getriebe Service weltweit ■ Getriebe für verschiedene Turbinenhersteller

verfügbar

■ ZF und nicht-ZF Getriebereparaturen (Multibrand)

■ Austausch-& Reparaturmodelle von Getrieben

■ Ersatzteile

■ Uptower Reparaturmöglichkeiten an den verschiedenen Getrieben

■ Endoskopien und Getriebediagnosen

ZF Wind Power







Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe

1. Modell: Allgemeiner Getriebe Pool ■ Getriebe für verschiedene Turbinenhersteller

ab Lager verfügbar

■ Neu- und wiederaufbereitete Getriebe

■ Einlagerung in klimatisierter Umgebung, Konservierung und Wartung

■ Alle Getriebe inklusive Volllast Test

■ ZF kann eine Verfügbarkeitsgarantie für ein Getriebe garantieren, das für einen Turbinentyp erforderlich ist, der innerhalb eines bestimmten Zeitraums (z. B. 3-5 Werktage) an den Standort des Kunden / Windpark geliefert wird

■ ZF und Kunde vereinbaren mit einer bestimmten Menge von für den Kunden bestimmten Getrieben einen Austausch-Pool ■ Sobald ein Getriebe Wechsel erforderlich ist, kann ZF aus dem Tauschpool liefern ■ Der Kunde sendet dann das defekte Getriebe zur Instandsetzung an ZF ■ ZF wird die Reparatur auf Basis der Standard-Vorlaufzeiten für jeden Getriebetyp durchführen ■ Nach durchgeführter Reparatur wird ZF dieses Getriebe in den von ZF für den Kunden geführten Tauschpool liefern und die

Tauschschleife wird gestartet

■ Preismodell: – Neugetriebe Preis: Anfänglich zum Starten des Pools und nur dann relevant, wenn das defekte Getriebe aufgrund von

Schäden oder aus wirtschaftlichen Gründen nicht repariert werden kann – Reparaturgetriebe Preis: ZF übernimmt das Risiko der Schadensklasse des defekten Getriebes, solange es reparabel ist

und bietet für das generalüberholte Getriebe einen Festpreis an

2. Modell: Verfügbarkeitsgarantie durch kundenspezifischen Getriebepool


■ Sinnvoll bei präventivem Getriebewechsel, um Reparaturkosten deutlich zu senken

■ Fest definierte Reparaturpreise, kundenseitig fest kalkulierbar

■ ZF- & Fremdgetriebe-Reparaturen

■ Gilt nur in Verbindung mit einem Rahmenvertrag

3. Modell Reparaturkonzept: Beispiel für Vestas V80/V90 Getriebe


Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

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