Rüdiger Wedow Vertrieb Deutschland-Ost Tel.: Oktober 2014

Transkript

1 Brüel & Kjær Vibro Rüdiger Wedow Vertrieb Deutschland-Ost Tel.: Oktober

2 CMS- einzige Möglichkeit zur effizienten Servicestrategie Themen: Kurze Firmenpräsentation Verständnis zur Maschinenzustandsanalyse-Condition Monitoring Servicestrategien o Ansätze Erkennen von Mustern und Strukturen und Ihre Anwendung Maschinenschutz o Diagnostik o Zustandsüberwachung o Performance Ermittlung von Ausfallwahrscheinlichkeiten von Komponenten

3 THE CONDITION MONITORING COMPANY Wir sind der weltweit führende unabhängige Anbieter von Lösungen zur zustandsorienten Überwachung von Maschinen.

4 MISSION Höchste Verfügbarkeit, Leistung & Zuverlässigkeit für die Maschinen unserer Kunden!

5 Wir sind weltweit vertreten! = Main Sites = Customer Service Centre = Remote Diagnostic Centre

6 HISTORIE 1881 Gründung der SCHENCK Eisengießerei 1905 erste Auswuchtmaschine 1974 CARL SCHENCK AG 1977 Gründung Bereich Schwingungsmesstechnik 1881 Carl Schenck Per V. Brüel Viggo Kjær 1943 erster Beschleunigungssensor 1950 Mess Mikrofone 1960 Schallpegelmesser 1990 Compass Condition Monitoring

7 Kraftwerks-Anwendungen Power Petro Process OEM OEM OEM Thermal Power Plants Denmark, Germany, Austria, Russia Korea, Brazil, China, Canada, Australia Hydro Turbines Austria, Slovakia, Bulgaria, Poland, Czech, Norway, India, Brazil Wind Turbines Denmark, US, Poland, UK, Sweden. France, Germany

8 Petro-/Chemie LNG Power Petro Process OEM OEM OEM Brunei, Nigeria, Oman, Australia (Woodside, Pluto) Gas Processing Holland, Denmark, England, Oman, Norway Refineries Singapore, Morocco, Poland, Malaysia, Thailand, Australia, France, Vietnam, Germany, Belgium, Holland, Chemicals Germany, Belgium, Finland, Norway, Portugal, Holland, Austria, Qatar, Poland Offshore North Sea Denmark, UK, Norway,Holland, Australia, Malaysia 8

9 Typische Projekte Processing Plants: Oman LNG Trains 1,2 & 3 Nigeria LNG Trains 1,2,3,4,5 & 6 Woodside Australia LNG Trains 1,2,3,4 & 5 Pluto LNG Trains 1 & 2 Brunei LNG Trains 1,2,3,4 & 5 QAPCO Borealis Singapore Refining Company Samir Refinery Dong Quat Refinery Houdini Refinery Offshore: Troll A, Gulfaks A,B,C, Statfjord A Montrose, Angsi A, Resak Carigali Bayu-Undan Timor Sea, Mærsk Dan F Britannia, Sliepner MÆRSK

10 Technologien zur Fehlerfrüherkennung Anomalien in Prozess- Daten ( Modellgestützte Analyse der Prozeß-Daten Performance Monitoring 1-9 Months Schwingungen 1-9 Monate Öl-Analyse 1-6 Monate ZfP Ultraschall Endoskopie Schall 1-4 Monate mögliche Fehlerfrüherkennng Thermographie Temperatur 1-5 Tage Relais Abschaltung / Ausfall 10 Zeit

11 Gründe für CONDITION MONITORING Servicestrategie: bedarfsgesteuerter Service keinen Aufwand für Service & Wartung bis zur Zerstörung Ausfall während der Produktion fehlerhafte Komponenten wirken oft auf andere Komponenten Remaining life time in (%) Hohe Kosten 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Time/MTBF

12 Gründe für CONDITION MONITORING Servicestrategie: zeitgesteuerter (periodischer) Service vorbeugende Inspektion nach Zeitintervallen demontage und sichtkontrolle von Komponenten Ersatz von Komponenten nach Zeit und nicht Verschleiß Remaining life time in (%) Hohe Kosten 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 12

13 Gründe für CONDITION MONITORING Servicestrategie: zustandsbasierender Service Service wird gestaltet von einem oder mehreren Indikatoren die einen kommenden Fehler/verschleiß der Komp. anzeigen CBM basiert auf die Nutzung von Daten in Echt- Zeit und kann somit die Resourcen optimieren Remaining life time in (%) CONDITION MONITORING 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 13

14 Erkennen von Mustern und Strukturen Anwendungen

15 Schutz Sensoren & Überwachung

16 Diagnose

17 Maschinenschutz

18 Maschinenschutz Maschinenzustand

19 Maschinenschutz Maschinenzustand Leistungs

20 Anwenderwissen Antriebsmaschinen Elektrische Motoren Gasturbinen Dampfturbinen Wasserturbinen Wälzlager allgemein Gleitlager allgemein Transmission Kupplungen (flexible, fixed, cardan, hydraulic etc.) Strinradgetriebe Planetengetriebe Schneckengetriebe Arbeitsmaschine Pumpen Verdichter Generatoren Ventilatoren & Gebläse Wälzlager allgemein Gleitlager allgemein Casing Vibrations Bearing Vibrations Shaft Positions Casing Vibrations Thrust Position/ Bearing Temperature Speed/Phase Reference Speed/ Load Axial Positions Bearing Vibrations Shaft Positions Bearing Temperature Axial Positions Thrust Position/ Bearing Temperature Bearing Vibrations Shaft Positions

21 Anwendungsgebiete kontinuierlicher Maschinenschutz für kritische Maschinen z.b. in Kraftwerken, Öl & Gas, Chemie, Grundstoff-Industrie in Windturbinen werden Monitoringsysteme eingesetzt

22 Messgrößen Maschinen- Überwachung 22

23 Condition Monitoring: klassische Zustandsüberwachung DCS Schwingung Danger Alarm level Abschaltung (Shutdown System) DCS Sicherheitsstop der Maschine ConMon Datenbank Zeit MODBUS Schutzsystem Schwingung & Temperatur/Prozess TEMP LAN/Ethernet Detailierte Schwingungsanalyse Vorbeugende/Vorhersagende Instandhaltung Fehlerfrüherkennung Vermeidung von Maximierung der Produktion Lernphase Maschinenverhalten Zentrale Wissensdatenbank Fernzugriff (Remote Access)

24 Die Studie Reale Daten von europäischen MW WTG site Vermeiden Totalausfall durch Früherkennung der Fehler, um nur ein Lager oder Zahnrad anstelle eines GB oder GEN zu ersetzen Ersparniss kalkuliert als: Ermitteln des breakeven des Invetsments (ROI)

25 Aktuelle Daten: 20 WTG Farm / 5 Jahresperiode ROI vermeidbare Fehler 7 vermeidbare Fehler 3 Getrieb & 4 Generatoren 1 Generator = $146,380 1 Gen. Lager = $10,998 1 Getriebe = $268,580 1 Getr.lager = $11,830 1 Welle/ Zahnrad = $33,280 CM system + services = $390,000 (5 yrs)

26 Aktuelle Daten: 20 WTG Farm / 5 Jahresperiode ROI vermeidbare Fehler 4 vermeidbare Fehler 1 Generator = $146,380 1 Gen. Lager = $10,998 CM system + services = $390,000 (5 yrs) Breakeven nach dem 2ten Generator!

27 Aktuelle Daten: 20 WTG Farm / 5 year period ROI vermeidbare Getriebefehler 3 vermeidbare Fehler 1 Getriebe = $268,580 1 Getr.Lg. = $11,830 1 Welle/ZR = $33,280 CM system + services = $390,000 (5 yrs) Breakeven nach dem 2ten Generator!

28 Kombinierte Ereignisse ROI vermeidbare Ausfälle 5 Jahresperiode 20 Turbinen % 673% 707% 742% 777% 812% 846% 881% 916% 950% 9 578% 612% 647% 682% 717% 751% 786% 821% 855% 890% 8 517% 552% 587% 622% 656% 691% 726% 760% 795% 830% 7 457% 492% 526% 561% 596% 631% 665% 700% 735% 769% 6 397% 431% 466% 501% 536% 570% 605% 640% 674% 709% 5 336% 371% 406% 441% 475% 510% 545% 579% 614% 649% 4 276% 311% 345% 380% 415% 450% 484% 519% 554% 588% 3 216% 250% 285% 320% 355% 389% 424% 459% 493% 528% 2 155% 190% 225% 260% 294% 329% 364% 398% 433% 468% 1 95% 130% 164% 199% 234% 269% 303% 338% 373% 407%

29 Prognose für 100 WT in einem Park ROI Aufwendungen Generator Defekte 20 vermeidbare Ausfälle 1 Generator = $146,380 1 Gen.Lg. = $10,998 CM system + services = $1.65m (5 yrs) Breakeven ab dem 13ten Generator!

30 Prognose für 100 WT in einem Park ROI Aufwendungen Generator Defekte 9 vermeidbare Ausfälle 1 Getriebe = $268,580 1 Getr.Lag.= $11,830 1 Welle/ZR = $33,280 CM System + Service = $1.65m (5 yrs) Breakeven ab dem 8ten Getriebe!

31 Kombinierte Ereignisse ROI vermeidbare Ausfälle 5 Jahresperiode 100 Turbinen % 184% 192% 201% 209% 217% 225% 233% 241% 250% 9 159% 167% 176% 184% 192% 200% 208% 216% 225% 233% 8 142% 151% 159% 167% 175% 183% 191% 200% 208% 216% 7 126% 134% 142% 150% 158% 166% 175% 183% 191% 199% 6 109% 117% 125% 133% 142% 150% 158% 166% 174% 182% 5 92% 100% 108% 117% 125% 133% 141% 149% 157% 166% 4 75% 83% 92% 100% 108% 116% 124% 132% 141% 149% 3 59% 67% 75% 83% 91% 99% 108% 116% 124% 132% 2 42% 50% 58% 66% 74% 83% 91% 99% 107% 115% 1 25% 33% 41% 49% 58% 66% 74% 82% 90% 98%

32 Zusammenfassung Amortisation durch die Vermeidung von einer geringen Anzahl von katastrophalen Ausfällen basierend auf die niedrigsten Kosten für die Komponenten Nicht berücksichtigt: Reduzierte Versicherungsprämien Leistungsprämien Reduziertes Ersatzteillager Reduzierten unplanmäßige Ausfallzteiten Noch nicht berücksicht andere Fehler, wie: SchmierungLubrication issues Versatz Unwucht

33 Schweregrad Klassifikation umsetzbare Information Alarme werden klassifiziert gemäß Ihrer Schädigungsgrades Neue Alarme werden nur freigegeben wenn ein neues Schädigungslevel erreichet ist Maximal 4 Mitteilungen werden erfolgen bei Anstehen der Störung Jede Schädigungsklassifizierung enthält eine Vorlaufzeit bis zur empfohlenen Serviceaktion Alarm Klassifizierungen Klasse Typ Beschreibung empfohlene Handlung 1 Gefahr ernste Schädigungen Unverzügliches Handeln, Abschalten der Anlage um Schäden zu verhindern 2 Alarm erhebliche Schädigungen Aktion so schnell als möglich, innerhalb 2 Wochen 3 Alarm Fortschreitende Aktion wenn es planmäßig passt, bis zu 2 Schädigungen Monate 4 Alarm Kleine Schädigungen Aktion zur nächsten Wartung 5 Gut Kein abnormes Verhalten Keine Handlung nötig 6 System Hardware Probleme korrekt so bals als möglich

34 Einige Fallstudien 3 Getriebe Stufe 2 Intermediate Speed Shaft.

35 Getriebe Stufe 2 Intermediate Speed Shaft Getriebe Stufe 2 Restwert (RV) erfährt eine Stufenänderung. Der Restwert Residual Value ist ein Messwert der im NahenZahneingreif Frequenzband gemessen wird, in Bezug auf den Energiegehalt. Er wurde eingerichtet um die Seitenbandaktivität zu beobachten.

36 Getriebe Stufe 2 Intermediate Speed Shaft. Im Zeitsignal (TWF) wurden keine Auswirkungen bemerkt vor dem Anstieg des RV - wertes Autospektren zeigt keine Seitenband- Aktivität rund um Zahn-Netzfrequenzen (TMF), was auf eine gesunde Getriebe (diese Stufe).

37 Getriebe Stufe 2 Intermediate Speed Shaft. Im Zeitsignal (TWF) kann man nach dem Anstieg des RV-Wertes die Auswirkungen sehen. Wiederholungs-Cursor entspricht der Drehzahl der Ausgangswelle 2. Stufe Die Seitenband-Aktivitäten rund um Zahneingriffsfrequenzen, bei der 2. Stufe kann man sehen. Die Verschlechterung in der 2. Stufe des Seitenbandabstand ist gleich der Drehzahl der Ausgangswelle 2. Stufe. Levels sind jedoch gering (Frühzeichen).

38 Getriebe mstufe 2 Intermediate Speed Shaft BKV erarbeite einen Alarm Bericht mit dem Schweregrad 3. Empfehlungen: High Speed Stage Pinion Es wird empfohlen, die Getriebestufe 2 mit dem Fokus auf die Zwischenstufe /Ritzel zu überprüfen. Es sollten auch nach Späne untersucht werden. Sollte nichts auf 2. Stufe hinweisen sollte eine Endoskop Inspektion an der Planetenstufe durchgeführt werden. 3 Tage später erhielt BKV ein Feedback nach der durchgeführten Endoskopie.. Intermediate Stage Pinion Sun Pinion

39 Gearbox Stage 2 Intermediate Speed Stage. Ergebniss: kleiner Riss auf dem Zwischenstufen Ritzel

40 Fallstudie 4 Getriebe Stufe 3 High Speed Stage.

41 Getriebe Stufe 3 High Speed Stage. Condition Monitoring System (CMS) is Das Condition Monitoring System (CMS) ist neu in Betrieb genommen worden. Die Trenddaten überschreiten die Alarmgrenze und erzeugen dadurch einen Alarm in der 2.Stufe der Izwischen welle- RMS (Mesh). Zusätzlich wird ein hohes Level bei dem Getriebe Stufe 3 (vorne & hinten) beobachtet.

42 Getriebe Stufe 3 High Speed Stage. Das Zeitsignal zeigt Impacts angepasst an die Drehzahl des High-Speed-Shaft - was auf eine Verschlechterung hindeutet, Die detaillierte Spektralanalyse identifiziert Seitenband-Aktivität rund um Zahneingriffsfrequenzen sowohl auf 2. und 3. Stufe. Der Abstand zwischen den Seitenbändern gleich der Drehzahl der Abtriebswelle 3. Stufe, weisst darauf hin, dass der Fehler bei der 3. Welle ist-

43 Getriebe Stufe 3 High Speed Stage. BKV erteilt eine Alarmmeldung Stufe 3. Empfehlungen: Es wird empfohlen, den High Speed Shaft (3. Stufe), das Zahnrad und den Ritzel (360 Grad) zu prüfen und nach zu prüfen, ob es unerwünschte axiale Bewegungen oder Lockerheit der Hochgeschwindigkeitswelle vorliegt. Zusätzlich sollten die damit verbundenen Späne-Entwicklung überprüft werden. Etwa 1 Monat später BKV erhält die Rückmeldung.

44 Getriebe Stufe 3 High Speed Stage. Intermediate Gearwheel High Speed Pinion

45 AUSSICHTEN 45

46 Kosten vs. Effizienz Optimierung: Komplexität, Kosten und Effizienz der Fehlererkennung Symptome verstärken sich Kennwert (Descriptor) steigt an Fehler Modus

47 Analysebeispiel: Getriebe/Wälzlager (Zeitsignal) Getriebe-Analyse Wälzlager-Analyse

48 Performance Monitoring Überwachungs-Funktionalität Leistungsüberwachung für spezifische Maschinen (z.b. Gasturbine) Gas-Eigenschafts-Tabellen Gas-Zusammensetzung Messungen/Messgrößen Wirkungsgrad, Durchfluss, Druckänderung, Pumphöhe, usw. Plots (Diagramme) Multi-Trends Compressor maps EGT

49 Expertensystem (ADVISOR) Permanente und automatische Durchforstung (Scan) der gesamten Datenbank auf beginnende Fehler Diagnose-Trend Spektrum-Anzeige mit eingeblendeten Schadensfrequenzen Nutzt neuronale Netzwerk- Technologien zur Berechnung von Fehlerwahrscheinlichkeiten Eigene Regeln (wann liegt ein möglicher Schaden vor) können ergänzt werden

50 Danke für IhreAufmerksamkeit