Asset managers, exploitanten en beheerders van windturbines hebben twee belangrijke doelstellingen: 1) het optimaliseren van de beschikbaarheid van windturbines, en 2) het uitvoeren van een zo kostenefficiënt mogelijke onderhoudsstrategie. In dit artikel leggen we uit hoe vibratiemonitoring bijdraagt aan het optimaliseren van de beschikbaarheid en onderhoudsefficiëntie van windturbines.
Vibration geeft inzicht in aandrijflijn windturbine
Elke industriële roterende machine is onderhevig aan vibratie, maar wanneer vibratie op één of meerdere plaatsen in de machine toenemen, is het belangrijk om de oorzaak te achterhalen. De gevolgen van overmatige vibratie mogen niet onderschat worden, want ze kunnen catastrofale gevolgen hebben voor mensen, het milieu en de machine zelf.
In het geval van windturbines is het daarom belangrijk om alle componenten van een aandrijflijn (as met lage speed, as met hoge speed, tandwielkast en generator) te controleren op vibratie, omdat vroegtijdige detectie van toenemende vibratie en het vaststellen van de oorzaak ervan de kans op incidenten, onverwachte hoge kosten en een kortere levensduur aanzienlijk verkleint.
Vibration op aandrijflijn
De hele aandrijflijn is uitgerust met trillingssensoren die continu de vibratie van alle componenten meten en naar een data-acquisitiesysteem sturen. De gegevens worden vervolgens verwerkt en opgeslagen, en periodiek geanalyseerd door trillingsspecialisten met behulp van geavanceerde analysesoftware. Door windturbines periodiek te analyseren wordt een trend opgebouwd, waardoor de trillingsspecialist door trendanalyse inzicht krijgt in de conditie van de aandrijflijn.
Optimalisatie van operationele beschikbaarheid van windturbines
Laten we eerst eens kijken naar de eerste doelstelling, 1) het optimaliseren van de beschikbaarheid van windturbines. Optimale operationele beschikbaarheid wordt bereikt door de kans op onverwachte downtime te minimaliseren, de levensduur te maximaliseren en de prestaties te optimaliseren.
Minimaliseren van onverwachte downtime; maximaliseren van rendement
Zonder goed periodiek inzicht in het trillingsgedrag van de roterende componenten en dus de machineconditie, is de kans op onverwachte downtime groot. Als er bijvoorbeeld lagerschade optreedt en deze door gebrek aan inzicht in de lagerconditie niet tijdig wordt opgemerkt, moet er op korte termijn een hele operatie worden gestart om dit lager te vervangen. Met periodieke vibratiemonitoring en -analyse kan zo'n defect lager eerder worden opgespoord en kan er beter op worden geanticipeerd, waardoor de reparatiekosten aanzienlijk worden verlaagd.
Bovendien draagt de eerder genoemde trendanalyse bij aan het optimaliseren van de opbrengst. Trendanalyse kan bepalen of een lager met beginnende schade nog kosteneffectief kan werken tijdens het seizoen met het hoogste windpotentieel (van herfst tot lente), of dat het nodig kan zijn om de maximale speed van de betreffende windturbine tijdelijk te beperken tot de zomer, wanneer er over het algemeen minder wind is.
Levensduur verlengen met wibmetingen
Door vroegtijdig inzicht te krijgen in toenemende trillingsniveaus in de aandrijflijn, kan vibratiemonitoring helpen bij het identificeren van factoren die de levensduur van de windturbine kunnen beïnvloeden. Hierdoor kunnen eigenaren en exploitanten maatregelen nemen om de levensduur van de turbines te verlengen en de algehele beschikbaarheid te verbeteren.
Prestaties optimaliseren
Systemen voor Vibration kunnen ook worden gebruikt om de prestaties van windturbines te optimaliseren. Door de gegevens te analyseren kunnen ingenieurs de werking van de turbine aanpassen om de energieproductie te maximaliseren zonder de veiligheid in gevaar te brengen. Dit draagt bij aan een hogere beschikbaarheid door het rendement van de windturbines te verbeteren.
Efficiënt onderhoud van windturbines optimaliseren
En laten we nu eens kijken naar het tweede doel, 2) het uitvoeren van een zo kostenefficiënt mogelijke onderhoudsstrategie. Een efficiënte onderhoudsstrategie wordt bereikt door onderhoud planbaar te maken, of door een voorspellende onderhoudsstrategie te volgen.
Om meerdere kostengerelateerde redenen is het plannen van onderhoud voor windturbines essentieel voor efficiënt onderhoud. De focus ligt sterk op het uptower houden van werkzaamheden aan de aandrijflijn, omdat de kosten aanzienlijk toenemen wanneer werkzaamheden aan de aandrijflijn downtower moeten gebeuren. Helaas is het soms onvermijdelijk dat aandrijflijnwerk downtower moet gebeuren. In dat geval is vroegtijdig inzicht in de conditie van de machine essentieel om onderhoud planbaar te maken vanwege de complexiteit van het logistieke proces. Het begint met het verkrijgen van de juiste vergunningen, wat minstens 12 weken in beslag neemt, het inplannen van een van de weinige beschikbare gespecialiseerde teams, het inplannen van een speciale kraan die ook schaars is en met ongeveer 40 vrachtwagens wordt aangevoerd, het inplannen van de juiste gereedschappen om de rest van de aandrijflijn op zijn plaats te houden die ook schaars zijn, en het verkrijgen van het juiste machineonderdeel.
Daarnaast kunnen er extra kosten zijn om rekening mee te houden, zoals compensatiekosten voor situaties waarin nabijgelegen boeren een deel van hun oogst moeten opofferen om toegang te verlenen aan windturbines. Het kan ook nodig zijn om sloten te overbruggen en er moet rekening worden gehouden met seizoens- en weersinvloeden die de bouw van kranen bemoeilijken door hoge windsnelheden of modderige grond.
Dit alles betekent dat wanneer onderhoud planbaar kan worden gemaakt door vibratiemonitoring en periodieke trillingsanalyse (en aanvullende technieken), onderhoud op een efficiëntere manier kan worden uitgevoerd.
