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

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1 Integration richtlinienkonformer Anlagenüberwachung in webbasierte SCADA-Systeme mehr als nur Screenshots - Visualisierung SCADA Beispiele, Grenzen Inhalt Überblick Richtlinien VDI 3834 Sensorik

2 Überblick über Richtlinien, Normen 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 (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 Bachmann Monitoring GmbH Seite 2

3 Mechanische Schwingungen und Sensorik Sehen Auslenkung µm oder mils Schwingweg s oder d Fühlen Schwingschnelle Schwingstärke mm/s oder in/s v Hören Körperschall m/s² oder g Schwinggeschwindigkeit Schwingbeschleunigung a Messung und Beurteilung der mechanischen Schwingungen sind ein wichtiger Indikator für den technischen Maschinenzustand. Bachmann Monitoring GmbH Seite 3

4 VDI 3834: Beurteilungsgeschwindigkeit 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 Komponente Hz RMS [mm/s] Hz 2 3, Hz 3,5 5, Hz 6 10 Bachmann Monitoring GmbH Seite 4

5 VDI 3834: Beurteilungsbeschleunigung VDI 3834 / ISO : Messung und Bewertung der Schwingbeschleunigung Mehrere Filterbereiche Komponente RMS [m/s 2 ] Hz 0,3..0, Hz 0,3..0, Hz 0,3..0, Hz 7, Hz Bachmann Monitoring GmbH Seite 5

6 Was bewertet die VDI 3834 / ISO 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? Fehlerfreies Getriebe Effektivwert: 2,2 m/s 2 Spitzenwert: 11 m/s 2 Verzahnungsschaden Effektivwert: 3,5 m/s 2 Spitzenwert: 25 m/s 2 Bachmann Monitoring GmbH Seite 6

7 VDI 3834: Maschinenfehler Was ist detektierbar? Maschinenfehler, welche einen hohen Beitrag zum Effektivwert liefern Beispiele: Unwucht Aufstellungs-, Montagefehler Ausrichtungsfehler Bachmann Monitoring GmbH Seite 7

8 VDI 3834: Analyse von CMS-Daten durch Bachmann Für die Verifikation der Grenzwerte wurden Daten von ca CMS analysiert: Schritt 1: Analyse von Maschinenfehlern für einen Typ Schritt 2: Analyse von ca WEA, Bestimmung statistischer Parameter und Zonengrenzwertverifikation Komponente Beurteilungsbeschleunigung [m/s 2 ]: Hz Beurteilungsgeschwindigkeit [mm/s]: Hz 6 10 Bachmann Monitoring GmbH Seite 8

9 VDI 3834: Schritt 1 - Verifikation Turbine #6, Generator DE Beide Beurteilungsgrößen liegen in der Zone D Amplitudenspektrum: hohe Amplitude bei Drehfrequenz mechanisches Spiel Montage,- Aufstellungsfehler ggf. Generatorfüße verschlissen Komponente Beurteilungsbeschleunigung [m/s 2 ]: Hz ,2 Beurteilungsgeschwindigkeit [mm/s]: Hz ,6 Bachmann Monitoring GmbH Seite 9

10 VDI 3834: Schritt 2 Analyse von ca CMS Untersuchung von ca WEA, mehr als Datensätze: Statistik Abhängigkeit der Kennwerte vom Betriebszustand (z. Bsp.: RMS über Drehfrequenz) data 2 cubic y max y mean y median y std kumulierte Häufigkeit absolute Häufigkeit Boxplot RMS über Drehfrequenz Pegelverdopplung: Teillast Volllast CMS zeichnen Daten über die gesamte Kennlinie auf Richtlinie schreibt Messung unter normalen Betriebsbedingungen vor (> 20% der Nennleistung) Bachmann Monitoring GmbH Seite 10

11 VDI 3834: Schritt 2 Analyse von ca CMS Beschleunigung Geschwindigkeit Bsp.: Datensätze von 10 verschiedenen WEA Typen Grenzwerte: VDI grün, 97.7% - rot bzw. gelb (<27 Hz) Bachmann Monitoring GmbH Seite 11

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 12

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 13

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 Seite 14

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