Vermögensverwalter, Betreiber und Betreiber von Windturbinen haben zwei Hauptziele: 1) die Verfügbarkeit von Windturbinen zu optimieren und 2) die kosteneffizienteste Wartungsstrategie möglich durchzuführen. In diesem Artikel erklären wir, wie Schwingungsüberwachung zur Optimierung der Verfügbarkeit und Wartungseffizienz von Windturbinen beiträgt.
Schwingungsüberwachung liefert Einblicke in den Antriebsstrang von Windturbinen
Jede industrielle rotierende Maschine ist Schwingungen ausgesetzt, aber wenn Schwingungen an einer oder mehreren Stellen in der Maschine zunehmen, ist es wichtig, die Ursache zu bestimmen. Die Folgen übermäßiger Schwingungen sollten nicht unterschätzt werden, da sie katastrophale Konsequenzen für Menschen, die Umwelt und die Maschine selbst haben können.
Bei Windturbinen ist es daher wichtig, alle Komponenten eines Antriebsstrangs (langsam laufende Welle, schnell laufende Welle, Getriebe und Generator) auf Schwingungen zu überwachen, da die frühzeitige Erkennung zunehmender Schwingungen und die Bestimmung ihrer Ursache die Wahrscheinlichkeit von Zwischenfällen, unerwartet hohen Kosten und reduzierter Lebensdauer erheblich verringert.
Schwingungssensoren am Antriebsstrang
Der gesamte Antriebsstrang ist mit Schwingungssensoren ausgestattet, die kontinuierlich die Schwingungen aller Komponenten messen und an ein Datenerfassungssystem senden. Die Daten werden dann verarbeitet und gespeichert und periodisch von Schwingungsspezialisten mit fortschrittlicher Analyse-Software analysiert. Durch die periodische Analyse von Windturbinen wird ein Trend aufgebaut, der es dem Schwingungsspezialisten ermöglicht, Einblick in den Zustand des Antriebsstrangs durch Trendanalyse zu gewinnen.
Optimierung der betrieblichen Verfügbarkeit von Windturbinen
Betrachten wir zunächst das erste Ziel, 1) die Verfügbarkeit von Windturbinen zu optimieren. Eine optimale betriebliche Verfügbarkeit wird erreicht, indem die Wahrscheinlichkeit unerwarteter Ausfallzeiten minimiert, die Lebensdauer maximiert und die Leistung optimiert wird.
Minimierung unerwarteter Ausfallzeiten; Maximierung des Ertrags
Ohne guten periodischen Einblick in das Schwingungsverhalten der rotierenden Komponenten und somit den Maschinenzustand ist die Wahrscheinlichkeit unerwarteter Ausfallzeiten hoch. Zum Beispiel, wenn ein Lagerschaden auftritt und aufgrund mangelnder Einblicke in den Lagerzustand nicht rechtzeitig bemerkt wird, muss kurzfristig eine ganze Operation gestartet werden, um dieses Lager zu ersetzen. Mit periodischer Schwingungsüberwachung und -analyse kann ein solches defektes Lager früher erkannt und besser antizipiert werden, wodurch die Reparaturkosten erheblich gesenkt werden.
Außerdem trägt die erwähnte Trendanalyse zur Optimierung des Ertrags bei. Die Trendanalyse kann bestimmen, ob ein Lager mit beginnendem Schaden noch kosteneffizient während der Saison mit dem höchsten Windpotenzial (vom Herbst bis zum Frühling) betrieben werden kann, oder ob es möglicherweise notwendig ist, die maximale Geschwindigkeit der betreffenden Windturbine bis zum Sommer, wenn im Allgemeinen weniger Wind herrscht, vorübergehend zu begrenzen.
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Verlängerung der Lebensdauer mit Schwingungsmessungen
Durch die frühzeitige Erkenntnis zunehmender Schwingungspegel im Antriebsstrang kann die Schwingungsüberwachung helfen, Faktoren zu identifizieren, die die Lebensdauer der Windturbine beeinflussen könnten. Dies ermöglicht es Eigentümern und Betreibern, Maßnahmen zu ergreifen, um die Lebensdauer der Turbinen zu verlängern und die Gesamtverfügbarkeit zu verbessern.
Optimierung der Leistung
Schwingungsüberwachungssysteme können auch verwendet werden, um die Leistung von Windturbinen zu optimieren. Durch die Analyse der Daten können Ingenieure den Betrieb der Turbine anpassen, um die Energieproduktion zu maximieren, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen. Dies trägt zu einer höheren Verfügbarkeit bei, indem die Leistung der Windturbinen verbessert wird.
Optimierung der Wartungseffizienz von Windturbinen
Und nun betrachten wir das zweite Ziel, 2) die kosteneffizienteste Wartungsstrategie möglich durchzuführen. Eine effiziente Wartungsstrategie wird erreicht, indem die Wartung planbar gemacht oder einer prädiktiven Wartungsstrategie gefolgt wird.
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Aus mehreren kostenbezogenen Gründen ist es essenziell, die Wartung von Windturbinen planbar zu machen, um eine effiziente Wartung zu gewährleisten. Der Fokus liegt stark darauf, Arbeiten am Antriebsstrang uptower zu halten, da die Kosten erheblich steigen, wenn Arbeiten am Antriebsstrang downtower durchgeführt werden müssen. Leider ist es manchmal unvermeidlich, dass Arbeiten am Antriebsstrang downtower notwendig sind. In diesem Fall ist ein frühzeitiger Einblick in den Maschinenzustand essenziell, um die Wartung aufgrund der Komplexität des Logistikprozesses planbar zu machen. Es beginnt mit der Erlangung der richtigen Genehmigungen, die mindestens 12 Wochen dauern, der Planung eines der wenigen verfügbaren spezialisierten Teams, der Planung eines speziellen Krans, der auch knapp ist und mit etwa 40 Lastwagen geliefert wird, der Planung der richtigen Werkzeuge, um den Rest des Antriebsstrangs an Ort und Stelle zu halten, die ebenfalls knapp sind, und der Beschaffung des richtigen Maschinenteils.
Zusätzlich können weitere Kosten zu berücksichtigen sein, wie beispielsweise Entschädigungskosten für Situationen, in denen nahegelegene Landwirte einen Teil ihrer Ernte opfern müssen, um Zugang zu Windturbinen zu gewähren. Es kann auch notwendig sein, Gräben zu überbrücken, und es muss auf saisonale und wetterbedingte Einflüsse geachtet werden, die den Kranbau aufgrund hoher Windgeschwindigkeiten oder schlammiger Böden behindern.
All dies bedeutet, dass die Wartung durch Schwingungsüberwachung und periodische Schwingungsanalyse (und zusätzliche Techniken) planbar gemacht werden kann, wodurch die Wartung effizienter durchgeführt werden kann.
