Integriertes Monitoring von Rotor und Triebstrang

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Lorenz Steinmann
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1 Integriertes Monitoring von Rotor und Triebstrang 21. Windenergietage, Bad Saarow November 2012 Dr. John Reimers Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH Else-Sander-Straße Dresden john.reimers@boschrexroth.de 1

John Reimers Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH

2 Update Verkaufte Systeme 2010: 70 (Umsatz 1,0 Mio ) 2011: 135 (Umsatz 1,4 Mio ) 2012: 270 (Umsatz 2,8 Mio ) Gesamt: 647 Installierte Basis: 399 2

3 Hauptkomponenten einer WEA Rotorblätter CM-befähigte Komponenten Blattverstellantriebe Kühl-Filter-System Schnelle Welle Generator Umrichter Hauptlager Azimutantriebe Generatorgetriebe Bremssystem Hydraulikaggregate Transformator Steuerung Turm, Fundament Rexroth Komponenten 3 John Reimers Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH Bosch Rexroth AG All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.

Rexroth Komponenten 3 John Reimers Bosch Rexroth Monitoring Systems GmbH Bosch Rexroth AG 2011.

4 Aktuelle Situation CMS für WEA Rotor CMS bietet aktuell spezialisierte Spartenlösungen Umgang mit mehreren unterschiedlichen Lösungen / Leitwarten Gesamtstatus der Anlage schwer überschaubar und nur eingeschränkte Aussagenschärfe hoher Schulungsaufwand für verschiedene Lösungen hoher Personalaufwand und hohe Systemkosten Antriebsstrang Elektrik Lager CMS Getriebe CMS ggf. weitere CMS Diagnosen SCADA Warte 1 Warte 2 Warte 3 Warte n Warte n.. 4

Aussagenschärfe hoher Schulungsaufwand für verschiedene Lösungen hoher Personalaufwand und hohe Systemkosten

5 Gemeinschaftliche Entwicklung mit Partner DMT E / A Antriebsstrang CMS mittels Körperschallüberwachung ECU Analyse und Kommunikation Web Server Hauptlager Gen. Leitstand Zusammenführung von Antriebsstrang- und Rotorblattüberwachung 5 CMS = Condition Monitoring System, ECU = Evaluation and Communication Unit E/A = Sensor-Anschaltbox

Leitstand Zusammenführung von Antriebsstrang- und Rotorblattüberwachung 5 CMS =

6 Kernvorteile GCMS Reduzierter Hardware-Aufwand bei Zusammenführung von 2 CMS Kostenreduzierung Durchgängige Leitstandanbindung durchgängige Philosophie und Bedienweise Effizienzsteigerung beim Monitoring (mehr Anlagen pro Experte) Verbesserung der Detektionsgüte und empfindlichkeit durch synchronisierte Datenaufzeichnung und Datenkorrelation. Mit den derzeitigen Systemen im Markt nur deutlich eingeschränkt möglich und mit hohem Aufwand verbunden Ausbaufähige Plattform Geplante Erweiterungen Ölzustandsüberwachung und Last-Monitoring des Antriebsstrangs 6

empfindlichkeit durch synchronisierte Datenaufzeichnung und Datenkorrelation.

7 Prototypinstallation GCMS auf einer Vestas V80, WP Altenbruch Zusammenführung der Messaufnahme und Datenkommunikation Realisierung synchronisierter Messungen WEA ganzheitlich im Menübaum abgebildet. Umschalten per Klick Parallele Darstellung von Antriebsstrang und Rotorblattmonitoring. 7

synchronisierter Messungen WEA ganzheitlich im Menübaum abgebildet.

8 Spektrum eines Planeten-Lagerschadens 300 Lager defekt Lager i.o. 400 Lager defekt Lager i.o Amplitude 150 Amplitude Frequenz [Hz] Spektrum edge Frequenz [Hz] Spektrum flap 8

Amplitude 150 Amplitude 200 150 100 100 50 50 0 5 10 15 20

9 Spektrum eines Wälzlagerschadens Drehzahl 0,18 Hz Drehzahl 0,24 Hz 9

10 Spektrum eines Zahnradschadens Zahneingriffsfrequenz 437 Hz, Seitenbandabstand 20,8 Hz 10

11 Gesamtheitliches CMS Gemeinschaftliche Entwicklung mit Partner DMT E / A E-Pitch Diagnosemeldungen Antriebsstrang CMS mittels Körperschallüberwachung Kühler 11 ECU Analyse und Kommunikation Web Server Leitstand Hauptlager Zusatzmerkmale: CM- befähigtes Getriebe mit integrierter Sensorik - Last und Drehzahl - opt. Vibration - ggf. Verlagerung CMS = Condition Monitoring System, ECU = Evaluation and Communication Unit E/A = Sensor-Anschaltbox Gen. Überwachter Öl-Kreislauf - Temperatur - Partikel-Konzentration - Wassergehalt Turmüberwachung Zusammenführung von Antriebsstrang- und Rotorblattüberwachung Gesamtheitliches CMS mit durchgängiger Leitstandanbindung Monitoring von Einzelanlagen sowie ganzer Windparks, on- und offshore

Verlagerung CMS = Condition Monitoring System, ECU = Evaluation and Communication Unit E/A = Sensor-Anschaltbox Gen.

12 Plattformstruktur GCMS Aufbau der Software-Architektur in der Plattformstruktur mit einzelnen Funktionsmodulen Erweiterbarkeit durch eigene und externe Module Visualisierung, Web- Server Funktionserweiterungen Antriebsstrangüberwachung Rotorblattüberwachung Lastüberwachung Getriebe Anschluss 3rd Party Systeme GCMS Plattform mit Datenbank und Datenauswertung 12

Web- Server Funktionserweiterungen Antriebsstrangüberwachung Rotorblattüberwachung

13 Ansätze über klassisches CMS hinaus Nutzung von CMS als Basis für die Verbesserung des Betriebsverhaltens von WEA: Rückführung von Daten an die Steuerung Optimierung der Betriebspunkte CMS als Messsystem für aktive Reglungen Active Torque Control (ATC) Rückführung von Daten an die Entwicklung Schließen der Entwicklungsregelschleife 13

der Betriebspunkte CMS als Messsystem für aktive Reglungen Active Torque Control

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