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2 19. Windenergietage Verlängerung der Lebensdauer an WEA mittels Lagerungstechnik und CMS Presented by Michael Nöth 04. November 2010 Bad Saarow

3 Agenda Verlängerung der Lebensdauer an WEA mittels Lagerungstechnik und CMS 1. Vorstellung SKF 2. Wälzlager 2.1 Hauptlager 2.2 Getriebelager 2.3 Generatorlager 3. Überwachung mittels CMS October 30, 2007 SKF Group Slide 2

4 Vorstellung SKF October 30, 2007 SKF Group Slide 3

5 SKF Gruppe - Fakten MSEK Umsatz ( MSEK in 2008) Mitarbeiter ( in 2008) > 120 Produktionsstätten in 28 Ländern Präsent in mehr als 130 Ländern October 30, 2007 SKF Group Slide 4

6 SKF Mitarbeiter in Deutschland SKF Gesellschaften: Mitarbeiter SKF GmbH 5,122 SKF Linearsysteme GmbH 204 SKF Sealing Solutions GmbH 347 SKF Maintenance Services GmbH 13 SKF Lubrication Systems Germany AG 586 SKF Economos Germany GmbH 125 SNFA GmbH 12 SKF Competence Centers in: Düsseldorf, Hamburg, Hannover, Leipzig, Mannheim, Neu-Ulm, Stuttgart Mitarbeiter gesamt: 12/ / Stichtag October 30, 2007 SKF Group Slide 5

7 Wälzlager Hauptlager October 30, 2007 SKF Group Slide 6

8 Triebstrangkonzepte Wind Turbine Turbine mit Getriebe Hybrid Turbine Getriebelose Turbine (Direct Drive) 80% 20% October 30, 2007 SKF Group Slide 7

9 Triebstrangkonzepte : Integrationsgrad Grad der Integration Turbine mit Getriebe Hybrid Turbine Direct Drive 2 Punkt Lagerung 3 Punkt Lagerung 1 Punkt Lagerung (no shaft) 1 Punkt (no shaft) 2 Punkt Lagerung 1 Punkt Lagerun separate ousings 1 joint housing 1 bearing in gearbox separate Integrated in gearbox Full integration Common hub + axis No axis RB+Carb DRTRB+CRB SRB Nautilus Nautilus Nautilus DRTRB+CRB Nautilu RB+SRB) (TRB+TRB) TRB+TRB October 30, 2007 SKF Group Slide 8

10 The Nautilus Concept Pressure center distance Pressure angle to 45 Bearing diameter Pressure center distance = constant October 30, 2007 SKF Group Slide 9

11 Nautilus Lager DRTRB Doppelreihiges Kegelrollenlager, nur Vorteile: Nautilus ermöglicht eine Ein-Lager Lösung, ohne Hauptwelle, dadurch ist es möglich die Gondel zu verkleinern und ermöglicht Gewichts- und Kosteneinsparungen. Nautilus übernimmt die Funktion von zwei Lagern. Nautilus besitzt niedrige Reibung und eine optimierte Lastverteilung im Lager. Nautilus erlaubt ein neues Triebstrangkonzept: Der Triebstrang wird kürzer und steiffer Das Lager ist vorgespannt Das Getriebe wird vor Rotorschübe geschützt Nautilus segmentierter PEEK Käfig: Kaum Verformungen und geringe interne Kräfte Sehr hohe Lebensdauer (Altersbeständig, für hohe Temperaturen ausgelegt) October 30, 2007 SKF Group Slide 10

12 SKF's innovative Käfiglösung Nautilus TM Neu entwickelter segmentierter PEEK Käfig Flexibilität! Keine zusätzlichen Käfigkräfte Excellente Verschleißwerte Reduzierte Lagerreibung Weniger anfällig bei Mangelschmierung Gewichtsreduzierung Stoßfestes Material Dämpfender Einfluß Weniger Geräusche Für Fettschmierung geeignet Nautilus kann von Hand gedreht werden October 30, 2007 SKF Group Slide 11

13 Basic turbine technologies today Wind Turbine Turbines with gearbox Hybrid turbines Gearless turbines 3 point suspension 2 rotor shaft bearings Nautilus Concept Fixed axis October 30, 2007 SKF Group Slide 12

14 Was ist CARB? October 30, 2007 SKF Group Slide 13

15 The SKF self-aligning bearing arrangement FRICTION CAN NOT AFFECT THE SKF SELF-ALIGNING BEARING SYSTEM F r CARB guarantees frictionless axial movement No possibility to create internal axial forces No motion between outer ring and housing No negative influence on grease life F a =0 Customer value Improved reliability Predicted service life Tight outer ring fits to reduce wear Down sizing= weight & cost reduction October 30, 2007 SKF Group Slide 14

16 Gewichtsreduzierung 6 MW wind turbine Kundenanforderungen: Eine sichere und funktionelle Lagerauslegung mit Gewichtsreduzierung in einem 2 Punkt Lagersystem mit separatengehäusen October 30, 2007 SKF Group Slide 15

17 Beispiel6 MW Windturbine October 30, 2007 SKF Group Slide 16

18 Wälzlager Getriebelager October 30, 2007 SKF Group Slide 17

19 Vom konventionellen zum high capacity CRB CRB mit Messingkäfig + 1 Rolle* + 2 Rollen* HCCRB mit Innenringführung (JB) *) e.g. N 2336 ECMB HCCRB mit Außenringführung (JA) October 30, 2007 SKF Group Slide 18

20 Produkt Informationen Hauptabmessungen nach ISO-series 22 und 23 >= 150 mm Bohrung aber 6-12 % höheres Belastungsvermögen wegen mehr Rollen Neues innovatives Käfigdesign 2 verschiedene Hauptausführungen SKF Explorer Ausführung optional Kundenlösungen möglich ( z.b. doppelreihig, in Zahnrad integrierte Ausführung) SKF Slide 19 [Code] SKF [Organisation] October 30, 2007 SKF Group Slide 19

21 Anwendungen Für hohe Lasten Für hohe Drehzahlen Für höchste Lagerlebensdauer Lösung bei Problemen mit vollrolligen CRB bzgl. Anschmierungen und/oder Drehzahlen SKF Slide 20 [Code] SKF [Organisation] October 30, 2007 SKF Group Slide 20

22 Kundennutzen Höhere Tragzahlen bei derselbengröße Höhere Lebensdauer der Lager Geringeres Gewicht gegenüber Lagern mit Messingkäfig Höhere Käfigstabilität Geringeres Risiko gegen Anschmierungen AustauschbarmitStandard Lagern Rollen und Käfig könnenzur Inspektiondemontiert werden = Höhere Zuverlässigkeit October 30, 2007 SKF Group Slide 21

23 HCCRB for Windmill Gearboxes High Speed Intermediate and Output Shaft (2MW example) HSS HCCRB (2234 JB-cage) HCCRB (JB): C = kn (+9%) including PEX C 0 = kn (+14%) P U = 156 kn (+11%) ISO-life = 135% Comparison to SKF Explorer - bearing ISO-Life =100% HSIS HCCRB (2336 JB-cage) HCCRB (JB): C = kn (+5%) including PEX C 0 = kn (+7%) P U = 232 kn (+7%) ISO-life = 119% October 30, 2007 SKF Group Slide 22

24 Wälzlager Generatorlager October 30, 2007 SKF Group Slide 23

25 Industrie/Anwendungen & Kundenanforderungen Wind Turbinen Generatoren Doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren" sind die meist verwendeten Typen von Generatoren Generatoren leiden unter vorzeitigen Lagerausfällen Lagerausfälle treten häufig zwischen 1-5 Jahren auf Kundenanforderungen Vermeidung von Lagerausfällen Hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit / geringe Ausfallzeiten Low life cycle Kosten Möglichkeit zum Retrofit/Upgrade Doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren October 30, 2007 SKF Group Slide 24

26 X-Large Hybrid Kugellager Die Lösung von SKF für Windkraft Generatoren Keine Electroerosion Höhere Lebensdauer Höhere Maschinenverfügbarkeit Höhere Windturbinen Verfügbarkeit Weniger unerwartete Produktionsausfälle Durch Höherer elektrischer Widerstand Lange Fettlebensdauer/ länger Nachschmierintervalle Hoher Verschleißschutz Keramik-Kugeln mit geringer Dichte Geringere Masse October 30, 2007 SKF Group Slide 25

27 Kundennutzen Erhöhung des Nutzungsgrades Maximale Energieerzeugung Geringere Anzahl von ungeplanten Ausfällen durch höhere Verfügbarkeit des Generators Eliminierung von Lagerausfällen durch Elektroerosion October 30, 2007 SKF Group Slide 26

28 Überwachung mittles CMS October 30, 2007 SKF Group Slide 27

29 Komponenten - CM System - Generator Getriebe Hauptlager Maschinenträger / Turm / Fundament Rotorblätter October 30, 2007 SKF Group Slide 28

30 Das WindCon System ( On Off Shore ) Highlights: Standard 16 analoge Kanäle 24 Bit A/D Wandler Abtastrate 100 khz / Kanal Parallele Messungen 16 Kanäle Ordnungsanalyse 2 digitale Kanäle ( Drehzahl, Partikel ) 2 Relaistreiberausgänge Interner Datenspeicher 6 MB Integrierte Selbstüberwachung Überspannungsschutz 4 kv alle Kanäle Edelstahl Gehäuse ( Off Shore ) October 30, 2007 SKF Group Slide 29

31 Das WindCon System Benutzerfreundliches Handling durch System-LEDs Integrierter Netzwerk Switch (2-port) Automatisches Erkennen von Kabel-, Sensor- oder Systemfehlern Robustes Gehäuse (Edelstahl, IP65) Erweiteter Temperaturbereich -20 C bis 60 C Datenübertragung über Ethernet October 30, 2007 SKF Group Slide 30

32 Sensoren Schwingungssensoren Gondellaser Wegsensoren Ölsensor Wireless October 30, 2007 SKF Group Slide 31

33 0 WindCon System im Überblick P, Vw, T,... n. a, v, d z. B. Ethernet CoMo PC Sensoren Verschiedene Messgrößen) + IMx-W Observer (intelligent Monitoring Unit) Software (Professional Condition Supervision System) October 30, 2007 SKF Group Slide 32

34 Wind Con / Schnittstellen Integration von Ölpartikelsensoren (z.b. Gastops, Macom, usw.) Integration von Zentralschmiersystemen ( z. Bsp. WinLub) Integration von Blattüberwachungssystemen ( z. Bsp. Gondellaser ) Einfache Einbindung in die Triebstrang-Überwachung Wind Con October 30, 2007 SKF Group Slide 33

35 Typisches WindCon-System mit Web-Verbindung Wind Park 1 WEA 1 SKF IMx-W WEA 2 SKF IMx-W Wind Park 2 WEA 3 SKF IMx-W ISDN-Router ISDN-Router Client Web-Browser DSL-Router Observer Software & Web-Server Diagnostik Zentrum mit Server PC October 30, 2007 SKF Group Slide 34

36 Vernetzung über GPRS für Online-System WEA 1 WEA 2 SKF IMx-W in Gondel SKF IMx-W in Gondel GPRS-Router GPRS-Router DB Diagnosezentrale Online Server PC Router Provider ISDN/DSL Anschluss October 30, 2007 SKF Group Slide 35

37 WindCon System Zertifizierung Germanischer Lloyd & Allianz Versicherung October 30, 2007 SKF Group Slide 36

38 SKF Wind Diagnosezentrum Europa Zertifizierung Germanischer Lloyd October 30, 2007 SKF Group Slide 37

39 Remote Monitoring mit WindCon gium UK Sweden Austria Germany USA tugal France Italy IMx-W (Intelligent Monitoring Units) ICW Remote Center Hamburg TCP/IP (Ethernet) October 30, 2007 SKF Group Slide 38

40 Online WindCon System Windparkvisualisierung Anlagenvisualisierung mit Messpunkten und Messwerten ProCon Software October 30, 2007 SKF Group Slide 39

41 nline WindCon System WebCon October 30, 2007 SKF Group Slide 40

42 Analyse Tools -Spectrum October 30, 2007 SKF Group Slide 41

43 Analyse Tools -DiagX Peak Identifier Unterstützung bei der Zuordnung der gewählten Frequenz. Anzeige der dazugehörigen Komponenten. Selected frequency October 30, 2007 SKF Group Slide 42

44 Gegenüberstellung Defektfrequenzen October 30, 2007 SKF Group Slide 43

45 Zahnschädigung im Profil October 30, 2007 SKF Group Slide 44

46 Zahnschädigung in Gear Inspector October 30, 2007 SKF Group Slide 45

47 Diagnoseservice Service Level eispiel: SKF Fernüberwachung (Ereignis- ; Statusbericht) October 30, 2007 SKF Group Slide 46

48 Wissensmanagement Life Cycle Management andbücher verbindung Reports Ereigniskatalog Ersatzteile Analyse Ergebnisse Getriebehersteller Generatorhersteller October 30, 2007 SKF Group Slide 47

49 ie Windog Datenbank eine wissensbasiertedatenbank- Project Management Statistiken Reportplanung Teiledatenbank Kundenkontakte Ereignismanagement October 30, 2007 SKF Group Slide 48

50 Die Windog Datenbank Ereigniskatalog Generiert und verfolgt Statusmeldungen (offen geschlossen von 1-10) October 30, 2007 SKF Group Slide 49

51 Schadensbeispiel October 30, 2007 SKF Group Slide 50

52 Schadensbeispiel October 30, 2007 SKF Group Slide 51

53 Schadensbeispiel October 30, 2007 SKF Group Slide 52

54 Lebensdauerverlängernde Maßnahmen durch CMS Lagerwechsel der geschädigten Lager mit Option von verbesserten Lagern Wechsel anderer Komponenten vor Totalschaden Möglichkeiten anderer Maßnahmen z.b. Schmierungserhöhung Leistungsreduzierter Betrieb der Anlagen October 30, 2007 SKF Group Slide 53

55 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? Michael Nöth 0172/ October 30, 2007 SKF Group Slide 54