Zustandsbasierte Schwingungsanalyse als Frühwarnsystem
Condition Monitoring in Windkraftanlagen
Der Schlüssel zum effizienten Betreiben von Windenergieanlagen ist Condition Monitoring (CM). Eine interessante Komplettlösung, die Schäden anhand bauteiltypischer Frequenzen frühzeitig erkennt, bieten nun die CM-Systeme von Hainzl Industriesysteme und iba.
Windenergieanlagen zeichnen sich durch ein überaus dynamisches Betriebsverhalten aus. Im Vergleich zu herkömmlichen Turbinen im Energiebereich sind sie überdurchschnittlichen Belastungen ausgesetzt. Harte Umgebungsbedingungen wie stark schwankende Temperaturen, salzhaltige und feuchte Luft bei Offshore- und Staub bei Onshore-Anlagen stellen hohe Anforderungen an die Qualität der Komponenten. Vor allem aber die hohe Schwingungsbelastung beeinträchtigt den Antriebsstrang und damit die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Windenergieanlage. Ein geschädigter Antrieb kann zum Ausfall der Anlage führen. Daher ist die Erfassung und Bewertung von Schwingungen unverzichtbar. Grundlage hierfür ist eine Zustandsüberwachung mittels eines Condition-Monitoring-Systems (CMS). Es liefert Daten zur Früherkennung von Schäden, sichert die Auswertung und Aufbereitung von Produktionsdaten und löst daraus resultierende automatische Alarmierungen bei Abweichungen aus.
Condition Monitoring in Windkraftanlagen
Condition Monitoring für die Schwingungsanalyse
Das Condition-Monitoring-System »Haicmon« von Hainzl Industriesysteme ist speziell für Windenergieanlagen entwickelt. Es wird an den Hauptlagern der Rotorwelle, am Getriebe und am Generator der Windanlagen installiert. Mittels einer Schwingungsanalytik erkennt das CMS allmähliche Zustandsänderungen frühzeitig und automatisch. Während des Betriebs der Windanlage werden Schwingungen am Antriebsstrang mittels piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer gemessen und überwacht. Schwingungssensoren sind entlang des Antriebsstrangs so angebracht, dass eine gute Schwingungsübertragung von allen zu überwachenden Bauteilen zum Sensor besteht. Für die Auswertung der Schwingungsdaten ist zudem die Messung der exakten Drehzahl nötig, die mittels eines induktiven Näherungsschalters an der Generatorwelle abgegriffen wird.
Schäden wie der Zahnausbruch eines Zahnrades oder Lagerschäden werden erkannt, weil sie eine Veränderung des Schwingungszustands hervorrufen. Die Schäden verursachen einen sehr geringen Energieeintrag in das mechanische System, der von den Sensoren gemessen wird. Die Charakteristik der Schwingungsveränderung gibt Aufschluss darüber, welches Bauteil von dem Schaden betroffen ist. Das System misst und analysiert die Schwingungen automatisch und verständigt den zuständigen Techniker per E-Mail. Dieser ermittelt aus den CMS-Informationen den Schadensstatus und die Reststandzeit und gibt eine Handlungsempfehlung an den Betriebsführer. »Instandhaltungsmaßnahmen werden dadurch planbar und Folgeschäden bei schwerwiegenden Zustandsänderungen durch ein rechtzeitiges Eingreifen begrenzt«, erklärt Herwig Eichler, Vertriebstechniker bei Hainzl.
- Condition Monitoring in Windkraftanlagen
- Auswerteeinheit für jeden Anwendungsfall
