Verbundprojekt
EVW IIEVW IIwww.evw-wind.deEVW II – Projekt
B i i l lBeispielanalysen
Möglichkeiten, Anforderungen und Nutzen einer firmenübergreifendenNutzen einer firmenübergreifenden
zentralen Wissensbasis
EVW ein Verbundprojekt, vom BMU gefördert© EVW-Projektkonsortium, Alle Rechte vorbehalten
Verbundprojekt
EVW IIRAMS-Analyse und KWB EVW IIwww.evw-wind.deSchwachstellenanalyse
OLAPOLAPZuverlässigkeitsreporteFMEAFehlerbaumanalysen (FTA)IH-OptimierungHitlistenRestnutzungsdauerprognose
EVW ein Verbundprojekt, vom BMU gefördert© EVW-Projektkonsortium, Alle Rechte vorbehalten
Verbundprojekt
EVW IIOLAP - Ereignisse – WMEP(O li A l ti l P i ) EVW II
www.evw-wind.de
(Online Analytical Processing)
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 3
Verbundprojekt
EVW IIHitliste RDS-PP EVW IIwww.evw-wind.de
Hitliste RDS PP
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 4
Verbundprojekt
EVW IIStörungshitliste RDS-PP- Ebene 3
EVW IIwww.evw-wind.de
LK 4 1000 KW <= P < 2000 KW
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 5
Verbundprojekt
EVW IIMittlerer Störungsabstand [Tage] Wi d EVW II
www.evw-wind.de
Windzonen
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 6
Verbundprojekt
EVW IIMittlerer Störungsabstand [Tage] L i t l EVW II
www.evw-wind.de
Leistungsregelung
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 7
Verbundprojekt
EVW IIMittlerer Störungsabstand [Tage] A l k t EVW II
www.evw-wind.de
Anlagenkonzepte
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 8
Verbundprojekt
EVW IIMittlerer Störungsabstand [Tage] Alt kl EVW II
www.evw-wind.de
Altersklassen
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 9
Verbundprojekt
EVW IIMittlerer Störungsabstand [Tage] A ählt RDS PP El t Eb 2 EVW II
www.evw-wind.de
Ausgewählte RDS-PP-Elemente Ebene 2
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 10
Verbundprojekt
EVW IIAnteil störungsbedingter Ereignisse
t b (Ei fl J h it ?) EVW IIwww.evw-wind.de
monatsbezogen (Einfluss Jahreszeit ?)
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 11
Verbundprojekt
EVW IIZuverlässigkeitsanalyse EVW IIwww.evw-wind.de
Generatorschleifringe/-bürsteng
RDS-PP:
=MKA10 GA001 -WD001
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EVW IIWas ist ein Lebensdauermerkmal?V lll t h E i Z it U d h k li t T b l ? EVW II
www.evw-wind.de
Volllast-h, Energie, Zeit, Umdrehungen, kumulierte Turbulenzen, ...?
3 Szenarien (Beispiel Zahnriemen) :3 Szenarien (Beispiel Zahnriemen) :a) Der Zahnriemen läuft 6 Jahre bei einer Laufleistung von 90000 km. Die Werkstatt empfiehlt den
Austausch.b) Der Zahnriemen läuft 6 Jahre bei einer Laufleistung von 30000 km. Was soll die Werkstattb) Der Zahnriemen läuft 6 Jahre bei einer Laufleistung von 30000 km. Was soll die Werkstatt
empfehlen?c) Der Zahnriemen läuft 2 Jahre bei einer Laufleistung von 90000 km. Was soll die Werkstatt
empfehlen?
Lebensdauermerkmaleine messbare oder berechenbare Größe, anhand derer sich der Abstand zwischen Inbetriebnahme und Ausfall möglichst gut widerspiegeln lässt.
Auswahlkriterium: minimaler Variationskoeffizient
6 Ausfälle mit gemessenen Laufzeiten und Laufleistungen:435686t i V 0 33
9510085708090s in tkm:
435686t in a: Vt = 0,33Vs = 0,12
Die Laufleistung ist als LD-Merkmal besser geeignet!
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 13
Verbundprojekt
EVW IILebensdauermerkmal,
EVW IIwww.evw-wind.de
Schadensakkumulation für WEA ?
Volllaststunden
Istleistung/Nennleistungg g
Lastwechsel (Windmengen)
...
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 14
Verbundprojekt
EVW IIBelastungskriterien (Stressfaktoren) fü WEA EVW II
www.evw-wind.de
für WEA
Lastkollektive und LastwechselLastkollektive und Lastwechsel
Luft- und Massenkräfte
Turbulenzen und Böen
...
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 15
Verbundprojekt
EVW IIZuverlässigkeit Kohlebürsten
EVW IIwww.evw-wind.de
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 16
Verbundprojekt
EVW IIKennwertevergleich für verschiedeneA l t EVW II
www.evw-wind.de
Anlagetypen
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 17
Verbundprojekt
EVW IIErsatzteilbedarf Kohlebürsten
EVW IIwww.evw-wind.de
für 100 Anlagen
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 18
Verbundprojekt
EVW IILeistungsklassenbezogene Vergleiche EVW IIwww.evw-wind.de
Beispiel: Getriebetausch (EW in Jahren)
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 19
Verbundprojekt
EVW IIErsatzteilbedarf Getriebe für 100
EVW IIwww.evw-wind.de
Anlagen und 10 Jahre
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 20
Verbundprojekt
EVW IIEinsatzbezogene Vergleiche EVW IIwww.evw-wind.de
Beispiel: Getriebetausch (EW in Jahren)
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 21
Verbundprojekt
EVW IIW i F ll EVW IIwww.evw-wind.de
Weitere Fragestellungen
Triebstrang stall vs. Triebstrang pitch
Elektrisches System inkl Geno pitch vs stallElektrisches System inkl. Geno pitch vs. stall
Komponentenweise stall vs. pitch
Stahlturm vs. Gitterturm vs. Betonturm
Elektrisches System bei Pitch-Anlagen: feste y gDrehzahl vs. variable Drehzahl
Pitchsysteme: hydraulisch vs elektrischPitchsysteme: hydraulisch vs.elektrisch
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 22
Verbundprojekt
EVW IIEVW Kennwerte Bibliothek (KWB) EVW IIwww.evw-wind.de
EVW-Kennwerte-Bibliothek (KWB)
Analysemöglichkeiten, Nutzeffekte:y g ,
Schwachstellen, Kostentreiber
Risiken
Zuverlässigkeitsangaben
Instandhaltungsempfehlungen
Herstellervergleichg
Betreibervergleich
Konzeptvergleich
SStandortvergleich
Bewertung der Instandhaltungsqualität
Prämissen
Unabhängiges Benchmarking
Anonymisierte Datenverwendung
R ä t ti D t b i
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 23
Repräsentative Datenbasis
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EVW IIRAMS K öß EVW IIwww.evw-wind.de
RAMS-Kenngrößen⇒ Aussagen über die Zuverlässigkeit, die Verfügbarkeit, die Instandhaltbarkeit und die Sicherheit der betrachteten
Objekte (Fahrzeuge, Maschinen, Anlagen)
Ausgewählte Beispiele:
• Reliability (Zuverlässigkeit):Z lä i k it f ktiZuverlässigkeitsfunktionen,Ausfallraten
• Availability (Verfügbarkeit):M t fü b k itMomentanverfügbarkeit,Intervallverfügbarkeit,Dauerverfügbarkeit
• Maintainability (Instandhaltbarkeit):• Maintainability (Instandhaltbarkeit):Strategieoptimierung,Restnutzungsdauerprognosen,Ersatzteil- und Kapazitätsplanung
• Safety (Sicherheit):Top-Events,Wahrscheinlichkeiten sicherheitsrelevanter Ereignisse
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 24
Verbundprojekt
EVW IILCC K öß EVW IIwww.evw-wind.de
LCC-KenngrößenLCC (Life Cycle Cost)
G tk t di äh d d L b d i P d kt d E t i kl üb di P d kti d= Gesamtkosten, die während der Lebensdauer eines Produktes von der Entwicklung über die Produktion, den Betrieb, die Instandhaltung und die Entsorgung beim Hersteller und beim Betreiber anfallen.
⇒ in der Praxis:alle Kosten, die während der Nutzungsdauer eines Objekts beim Betreiber entstehen(I titi k t A f d fü B t i b I t dh lt E t )(Investitionskosten, Aufwendungen für Betrieb, Instandhaltung, Entsorgung)
⇒ i.d.R. nicht für einzelne Objekte, sondern nur für Objektklassen (Fuhr- oder Maschinenpark) aussagekräftig
Wichtigste Vertreter:
• Entwicklungskosten• Anschaffungskosten• Finanzierungskosteng• Betriebskosten• Instandhaltungskosten• Kosten der Unverfügbarkeit• Produktausfallkosten• Außerdienststellungskosten• Entsorgungskosten
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 25
• Kosten für Betriebs- und Instandhaltungsdatenerfassung und Auswertung
Verbundprojekt
EVW IIWissensübertragung von
EVW IIwww.evw-wind.de
Onshore/Nearshore auf Offshore-EinsatzDefinition von Stressfaktoren
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 26
Verbundprojekt
EVW IIWissensübertragung von
EVW IIwww.evw-wind.de
Onshore/Nearshore auf Offshore-EinsatzForcierte Lebensdaueranalysen - Quadrantenmodell
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 27
Verbundprojekt
EVW IIEVW IIwww.evw-wind.de
Restnutzungsdauerprognose
Voraussage der Restnutzungsdauer von WEA-Komponenten anhandvon WEA Komponenten anhand
Condition-Monitoring-Daten
EVW ein Verbundprojekt, vom BMU gefördert© EVW-Projektkonsortium, Alle Rechte vorbehalten
Verbundprojekt
EVW IIEinordnung der
EVW IIwww.evw-wind.de
Restnutzungsdauerprognose
C diti M it i D tCondition-Monitoring-DatenSchwingungsanalyse, Partikelzähler, ...
Kennwerteverläufez.B. Zahnrad „A“, WEA-Typ „B“, Einsatzbedingung „C“, Kennwert = Amplitude bei Zahneingriffsfrequenzz.B. Zahnrad „A , WEA Typ „B , Einsatzbedingung „C , Kennwert Amplitude bei Zahneingriffsfrequenz
Effektivwert, Spitzenwert, Crestfaktor, Diagnosekennzahl, frequenzselektierte Amplituden (mit Harmonischen und Seitenbändern) aus Spektrum, ..., Partikelanzahl
Datumheute
Kritische GrenzeKG=Kenngröße
PrognosemodellRegel, nach der die aktuelle Zustandskurve zu extrapolieren ist
Datumheute
Kritische GrenzeKG
Ziel: genaue und sichere PrognosenDatumheute
Restnutzungsdauer
Instandhaltungsplanungoperativ, d.h. zu jedem Zeitpunkt anhand der aktuell festgestellten Prognosen durchführbar
Restnutzungsdauer
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 29
Verbundprojekt
EVW IIAufstellen von Prognosemodellen
EVW IIwww.evw-wind.de
Vorgehensweise:Vorgehensweise:1. Bekannte Kennwerteverläufe bereitstellen2. Gruppierung der Kennwerteverläufe nach Komponente, Fehlerart, Kennwert, WEA-Typ,
EinsatzbedingungenEinsatzbedingungen3. Erkennen und Formulieren von Gesetzmäßigkeiten pro Cluster
Regression
KG=f(LD)+ε
Autoregression
KG
LD
z.B. KG(LD)=a•LD²+b • LD+c+ε
LD
z.B. KGi=a1 • KGi-1+a2 • KGi-2+ε
Vor- und Nachteile:Modellparameter im Regressionsmodell sind normaler Weise von Randbedingungen abhängig, bei Autoregression dagegen zumeist nicht.uto eg ess o dagege u e st c tFür die Prognose mit Hilfe des Autoregressionsmodells bedarf es eines Prozessvorlaufs, bei der Regression dagegen nicht.In die Prognose mit Hilfe des Autoregressionsmodells geht die Vorgeschichte des aktuellen Kennwerteverlaufs mit ein bei der Regression dagegen nicht
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 30
Kennwerteverlaufs mit ein, bei der Regression dagegen nicht.
Verbundprojekt
EVW IIMöglichkeiten der Erhöhung der
EVW IIwww.evw-wind.de
Prognosesicherheit und -genauigkeit
Je geringer die Prozessstreuung desto höher dieJe geringer die Prozessstreuung, desto höher die Prognosesicherheit/ -genauigkeit
Wahl eines geeigneten Lebensdauermerkmals oder Einschränkung auf spezielle Belastungssituation
KG schnell drehendmittel drehend
langsam drehend b) 3 getrennte Prognosemodelle
a) LD-Merkmal Umdrehungen wählen
Zeit
langsam drehend
Verbesserung des PrognosemodellsHoher Stichprobenumfang bei der Schätzung des Prognosemodells
Einbeziehung der Prozesshistorie (autoregressives Modell)KG
Prognosebereich bei Beachtung der Prozesshistorie
Prognosebereich ohne Beachtung der Prozesshistorie
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 31
LD
Verbundprojekt
EVW IIZuverlässigkeitsorientierte EVW IIwww.evw-wind.de
Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung
Möglichkeiten und LösungenMöglichkeiten und Lösungen
EVW ein Verbundprojekt, vom BMU gefördert© EVW-Projektkonsortium, Alle Rechte vorbehalten
Verbundprojekt
EVW IIZiele der Optimierung (I) EVW IIwww.evw-wind.de
Ziele der Optimierung (I)
Optimierung bedeutet gezielte Verbesserung des Ist-Zustands. p g g gKann man diesen Ist-Zustand und das Ziel beschreiben?
Reichen die vorhandenen Daten und Auswertungen dafür aus?
Datenerhebung vs. Kosten für Datenerhebung
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 33
Datenerhebung vs. Kosten für Datenerhebung
Verbundprojekt
EVW IIZiele der Optimierung (2) EVW IIwww.evw-wind.de
Ziele der Optimierung (2)
Kann man mit den vorhandenen Informationen und intelligenten A t b it i hti ät li h A i ?
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 34
Auswertungen bereits wichtige zusätzliche Aussagen gewinnen?
Verbundprojekt
EVW IIZiele der Optimierung (III) EVW IIwww.evw-wind.de
Ziele der Optimierung (III)
Oder ist es mit einer Erweiterung der Informationsbasis undOder ist es mit einer Erweiterung der Informationsbasis und neuen Tools möglich, einen verborgenen Datenschatz zu heben?
L h i h di d fü t di ät li h A f d ?Lohnen sich die dafür notwendigen zusätzlichen Aufwendungen? Wie genau muss man erfassen? Gibt es Synergieeffekte?
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 35
Verbundprojekt
EVW IIZuverlässigkeitsorientierte
EVW IIwww.evw-wind.de
Instandhaltung (ZIH)
Ausrichtung aller Instandhaltungsmaßnahmen am tatsächlichen Zuverlässigkeitsverhalten der
b t d T h ikzu betreuenden Technik
ZIH heißt nicht, dass alle Instandhaltungsobjekte ausschließlich
b d i t d h lt dvorbeugend instandgehalten werden.
ZIH setzt auf eine flexible Mischung der unterschiedlichen Instandhaltungsstrategien.
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 36
Verbundprojekt
EVW IIVerlauf der Abbaukurve (DIN 31051) EVW IIwww.evw-wind.de
Verlauf der Abbaukurve (DIN 31051)
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 37
Verbundprojekt
EVW IIKriterien für IH Strategie EVW IIwww.evw-wind.de
Kriterien für IH-Strategie
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 38
Verbundprojekt
EVW IIOptimierungspotential EVW IIwww.evw-wind.de
in der InstandhaltungErhöhung der Prozesstransparenz
Schwachstellenanalyse, Aufdeckung von Kostentreibern
Kenngrößensysteme zur Speicherung von Expertenwissen
Effizientes ManagementEffizientes Management Optimierung von Intervallen, Strategien und Arbeitsinhalten Restnutzungsprognosen
Auswertung von Diagnose-Daten
Abgesicherte KostenplanungZielkostenprognoseZielkostenprognose
Bevorratung von Ersatzteilen und Kapazitäten
Begründung von Budgets und Investitionen
Validierung von Verträgen
NutzungsdaueroptimierungBaugruppentausch
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 39
Baugruppentausch
Verbundprojekt
EVW IISimuwind: Managementwerkzeug für die
EVW IIwww.evw-wind.de
Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung
Betrachtungen zumBetrachtungen zum optimalen
Austauschzeitpunkt
(B i i l G t i b )(Beispiel Getriebe)
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 40
Verbundprojekt
EVW IIRanking von Komponenten in R t Li t “ EVW II
www.evw-wind.de
„Rote Liste“
Auf Basis von mehreren Kriterien (normiertes Baugruppenalter, u as s o e e e e e ( o e es aug uppe a e ,Restnutzungsdauer, …) erfolgt die Ausgabe „Rote Liste“ (Muster)
27. Oktober 2011 / Verbundprojekt EVW 41
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