Detektion von Planetenlagerschäden in Windenergieanlagen

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1 Detektion von Planetenlagerschäden in Windenergieanlagen Dr.-Ing. Brit Hacke GmbH

2 Inhalt Anwendung Einbau in der Anlage Typische Schadensbilder Signalentstehung Signalfaltung Modulation im Spektrum Datensatzlänge Möglichkeiten der Rückfaltung OsT Schadensmuster am Innenring Kennwertverlauf Signalfaltung Entwicklung Planetenlagerschaden Relativdrehzahl der Planetenlager Häufigkeit der Überrollungen Auflösung Hochlauf Fingerprint Planetenstufe Hochlauf HSS im Vergleich Admittanz der Struktur Seite 2

3 Inhalt Anwendung Einbau in der Anlage Typische Schadensbilder Signalentstehung Signalfaltung Modulation im Spektrum Datensatzlänge Möglichkeiten der Rückfaltung OsT Schadensmuster am Innenring Kennwertverlauf Signalfaltung Entwicklung Planetenlagerschaden Relativdrehzahl der Planetenlager Häufigkeit der Überrollungen Auflösung Hochlauf Fingerprint Planetenstufe Hochlauf HSS im Vergleich Admittanz der Struktur Seite 3

4 Anwendung Einbau in der Anlage Getriebe Rotor Generator Gondel Hauptlager Turm Quelle: Nordex Seite 4

5 Anwendung - Typische Schadensbilder Hauptlager Stirnradstufen Planetenstufe Seite 5

6 Anwendung - Signalentstehung f AR = 1 n z D W D T f AR - Außenringüberrollfrequenz n - Drehzahl D W - Wälzkörperdurchmesser z - Anzahl der Wälzkörper D T - Teilkreisdurchmesser Seite 6

7 Anwendung - Signalfaltung Seite 7

8 Anwendung - Modulation in Spektum Seite 8

9 Inhalt Anwendung Einbau in der Anlage Typische Schadensbilder Signalentstehung Signalfaltung Modulation im Spektrum Datensatzlänge Möglichkeiten der Rückfaltung OsT Schadensmuster am Innenring Kennwertverlauf Signalfaltung Entwicklung Planetenlagerschaden Relativdrehzahl der Planetenlager Häufigkeit der Überrollungen Auflösung Hochlauf Fingerprint Planetenstufe Hochlauf HSS im Vergleich Admittanz der Struktur Seite 9

10 r [mm] Datensatzlänge - Relativdrehzahl der Planetenlager Für den Planeten ist die Relativdrehzahl n 2S zwischen Steg und Planet schädigungsrelevant! Kutzbach Fall f AR = 1 n z D W D T δu -2-1,5-1 -0,5 0 u [m/s] Seite 10

11 Datensatzlänge Häufigkeit der Überrollungen Die notwendige Datensatzlänge ergibt sich aus der Häufigkeit, mit der der Schaden überrollt wird. Typisches Planetenlager Überroll- Ordnungen [60U/min] Häufigkeit bei Nenndrehzahl der Anlage [Hz] Häufigkeit bei mittlerer Anlagendrehzahl [Hz] AR 6,62 4,65 2,90 IR 9,38 6,58 4,11 WK 2,81 1,97 1,23 Beispiel: Überrollfrequenzen eines typischen Planetenlagers Seite 11

12 Inhalt Anwendung Einbau in der Anlage Typische Schadensbilder Signalentstehung Signalfaltung Modulation im Spektrum Datensatzlänge Möglichkeiten der Rückfaltung OsT Schadensmuster am Innenring Kennwertverlauf Signalfaltung Entwicklung Planetenlagerschaden Relativdrehzahl der Planetenlager Häufigkeit der Überrollungen Auflösung Hochlauf Fingerprint Planetenstufe Hochlauf HSS im Vergleich Admittanz der Struktur Seite 12

13 Auflösung - Hochlauf Fingerprint Hochlauf Sensor an Planetenstufe Seite 13

14 Auflösung Hochlauf HSS Hochlauf Sensor an HSS Seite 14

15 Auflösung Addmitanz der Struktur angenommen: darstellbar: sinnvolle Abtastung: 12,5 khz 25 khz 50 khz Die notwendige Auflösung ergibt sich aus den zu erwartenden Eigenfrequenzen (Admittanz). Seite 15

16 Inhalt Anwendung Einbau in der Anlage Typische Schadensbilder Signalentstehung Signalfaltung Modulation im Spektrum Datensatzlänge Möglichkeiten der Rückfaltung OsT Schadensmuster am Innenring Kennwertverlauf Signalfaltung Entwicklung Planetenlagerschaden Relativdrehzahl der Planetenlager Häufigkeit der Überrollungen Auflösung Hochlauf Fingerprint Planetenstufe Hochlauf HSS im Vergleich Admittanz der Struktur Seite 16

17 Möglichkeiten der Rückfaltung Diagnosemethoden Gleichrichtung / Tiefpassfilterung Hilberttransformation s(t) hk(t) hk t = Re 2 + Im 2 Seite 17

18 Inhalt Anwendung Einbau in der Anlage Typische Schadensbilder Signalentstehung Signalfaltung Modulation im Spektrum Datensatzlänge Möglichkeiten der Rückfaltung OsT Schadensmuster am Innenring Kennwertverlauf Signalfaltung Entwicklung Planetenlagerschaden Relativdrehzahl der Planetenlager Häufigkeit der Überrollungen Auflösung Hochlauf Fingerprint Planetenstufe Hochlauf HSS im Vergleich Admittanz der Struktur Seite 18

19 OsT - Schadensmuster am Innenring OST = Ordnungsselektive Trendanalyse Suchmaske IR Suchmaske AR Beispiel: Innenring dreht, Außenring steht Seite 19

20 Kennwert OsT - Kennwertverlauf Suchmaske IR Suchmaske AR Seite 20

21 OsT Entwicklung Planetenlagerschaden Seite 21

22 OsT Entwicklung Planetenlagerschaden November 2015 Dezember 2014 Seite 22

23 OsT Entwicklung Planetenlagerschaden Einige ausgewählte Datensätze Seite 23

24 OsT Entwicklung Planetenlagerschaden Seite 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: GmbH c/o betahaus Eifflerstraße Hamburg Dr.-Ing. Brit Hacke Alle Daten wurden aufgezeichnet mit dem cms.beta.8 und ausgewertet mit dem cms.beta.viewer. GmbH