Integration richtlinienkonformer Anlagenüberwachung in webbasierte SCADA-Systeme – mehr als nur Screenshots -

…

SCADA

Überblick

Richtlinien

Visualisierung

Inhalt

Sensorik

Beispiele,

Grenzen

VDI 3834

…

Bachmann Monitoring GmbH Seite 2

Für die Diagnose und Überwachung von Maschinen und Anlagen existieren

zahlreiche Richtlinien und Normen.

Die bis 2009 vorliegenden Richtlinien waren aufgrund der speziellen Bau- und

Betriebsbedingungen nicht auf die Überwachung von WEA anwendbar.

VDI Richtlinie, ISO standard für die Überwachung von Windenergieanlagen:

VDI 3834 (Erstausgabe 2009, Aktualisierung 2015)

ISO 10816-21 (Erstausgabe 2015)

Ziel (VDI3834):

Vereinheitlichung der Messungen

vergleichbare Beurteilung der gemessenen Schwingungen

Wichtigste Neuerungen VDI 3834 (Ausgabe 08/2015) :

Zusammenfassung der On- und Offshore WEA in einer Gruppe

Begrenzung auf WEA ≤ 3 MW wurde aufgehoben

Überblick über Richtlinien, Normen

Bachmann Monitoring GmbH Seite 3

Messung und Beurteilung der mechanischen Schwingungen sind ein wichtiger Indikator für den technischen Maschinenzustand.

Sehen

Auslenkung

µm oder mils

Schwingweg

s oder d

Fühlen

SchwingschnelleSchwingstärke

mm/s oder in/s

Schwing-geschwindigkeit

v

Hören Körperschall

m/s² oder g

Schwing-beschleunigung

a

Mechanische Schwingungen und Sensorik

Bachmann Monitoring GmbH Seite 4

Überschreitung der Grenzen der Bewertungszonen:

Hinweise auf eine mögliche Gefährdung der Komponente oder WEA

Keine Identifikation der Ursache

Unterschreiten der Zonengrenzen:

normales Verhalten , einzelne Schäden sind nicht ausgeschlossen

VDI 3834: Beurteilungsgeschwindigkeit

Komponente RMS [mm/s]

≤0.1 … 10 Hz …60 …100

10…1000 Hz …2 3,2

10…1000 Hz …3,5 …5,6

10…1000 Hz …6 …10

Bachmann Monitoring GmbH Seite 5

Komponente RMS [m/s2]

≤0.1 … 10 Hz

…0,3 ..0,5

≤0.1 … 10 Hz

…0,3 ..0,5

≤0.1 … 10 Hz

…0,3 ..0,5

10…2000 Hz

…7,5 ...12

10…5000 Hz

…10 ...16

VDI 3834: Beurteilungsbeschleunigung

VDI 3834 / ISO 10816-21:

Messung und Bewertung der Schwingbeschleunigung

Mehrere Filterbereiche

Bachmann Monitoring GmbH Seite 6

Was bewerten wir?

RMS (Effektivwert) und somit den Energieinhalt eines Signals

Was trägt kaum zum Effektivwert bei?

Spitzenhaltige Signale, wie sie bei z.Bsp. initialen Lagerschäden entstehen

Was ist detektierbar?

Was bewertet die VDI 3834 / ISO 10816-21

Fehlerfreies Getriebe Effektivwert: 2,2 m/s2

Spitzenwert: 11 m/s2 Verzahnungsschaden Effektivwert: 3,5 m/s2 Spitzenwert: 25 m/s2

Bachmann Monitoring GmbH Seite 7

Maschinenfehler, welche einen hohen Beitrag zum Effektivwert liefern

Beispiele:

Unwucht

Aufstellungs-, Montagefehler

Ausrichtungsfehler

VDI 3834: Maschinenfehler – Was ist detektierbar ?

Bachmann Monitoring GmbH Seite 8

Für die Verifikation der Grenzwerte wurden Daten von ca. 1000 CMS analysiert:

Schritt 1: Analyse von Maschinenfehlern für einen Typ

Schritt 2: Analyse von ca. 1000 WEA, Bestimmung statistischer

Parameter und Zonengrenzwertverifikation

VDI 3834: Analyse von CMS-Daten durch Bachmann

Komponente

Beurteilungsbeschleunigung [m/s2]: 10…5000 Hz

…10 ...16

Beurteilungsgeschwindigkeit [mm/s]: 10…1000 Hz …6 …10

Bachmann Monitoring GmbH Seite 9

Komponente

Beurteilungsbeschleunigung [m/s2]: 10…5000 Hz

…10 ...16

21,2

Beurteilungsgeschwindigkeit [mm/s]: 10…1000 Hz …6 …10

12,6

Turbine #6, Generator DE

Beide Beurteilungsgrößen liegen in der Zone D

Amplitudenspektrum: hohe Amplitude bei Drehfrequenz mechanisches Spiel

Montage,- Aufstellungsfehler ggf. Generatorfüße verschlissen

VDI 3834: Schritt 1 - Verifikation

Bachmann Monitoring GmbH Seite 10

Untersuchung von ca. 1000 WEA, mehr als 200000 Datensätze:

Statistik

Abhängigkeit der Kennwerte vom Betriebszustand (z. Bsp.: RMS über Drehfrequenz)

VDI 3834: Schritt 2 – Analyse von ca. 1000 CMS

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 220

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

data 2

cubic

y max

y mean

y median

y std

RMS über Drehfrequenz

Pegelverdopplung:

Teillast Volllast

CMS zeichnen Daten über

die gesamte Kennlinie auf

Richtlinie schreibt Messung unter

normalen Betriebsbedingungen

vor (> 20% der Nennleistung)

kumulierte Häufigkeit

absolute Häufigkeit

Boxplot

Bachmann Monitoring GmbH Seite 11

VDI 3834: Schritt 2 – Analyse von ca. 1000 CMS

Beschleunigung Geschwindigkeit

Bsp.: Datensätze von 10 verschiedenen WEA Typen

Grenzwerte: VDI3834 - grün, 97.7% - rot bzw. gelb (<27 Hz)

Bachmann Monitoring GmbH Seite 12

CMS und Kennwerte nach VDI 3834 WebMI

Bachmann CMS kann Kennwerte über eine interne Schnittstelle bereitstellen (SVI)

Diese Kennwerte können über OPC UA oder andere Feldbusse bereitgestellt werden

Demovisulisierung mit WebMI

Webbasierte Visualisierung ermöglicht Darstellung im Browser

Nutzbar auf Terminal vor Ort oder per Fernzugriff auf das CMS / die Steuerung

Bachmann Monitoring GmbH Seite 13

CMS und Kennwerte nach VDI 3834 WebMI

Bachmann stellt Widgets zur Verfügung

Diese können für eine individuelle Visualisierung genutzt werden.

Kunde kann seine Visualisierung anpassen

Bachmann Monitoring GmbH Seite 14

CMS und Kennwerte nach VDI 3834 SCADA

Bachmann Wind Power Scada (WPS) kann auf die Daten zugreifen und ins

SCADA System integrieren

Über Feldbus auch in andere Scada

Systeme integrierbar

in OSI / PI mit Hilfe des BachmannM1

Point Builders integrierbar

Bachmann Monitoring GmbH