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Einführung in die Vorausschauende Wartung am Beispiel Windkraft
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Einführung in die Vorausschauende Wartung am Beispiel Windkraft

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Generell kann man sagen, dass alle drehenden Teile durch die Wirkung der verschiedenen Kräfte nicht frei von Wartungen sind. Bei einem konventionellen Kraftwerk führt das Personal daher regelmäßig …

Generell kann man sagen, dass alle drehenden Teile durch die Wirkung der verschiedenen Kräfte nicht frei von Wartungen sind. Bei einem konventionellen Kraftwerk führt das Personal daher regelmäßig Kontrollgänge zur Sichtprüfung durch. Windräder werden allerdings ferngesteuert. Eine Kontrollfahrt zur Sichtkontrolle erfolgt nicht. Der Betreiber eines Windparks sieht meist nur das Ergebnis von Sensordaten in einem Kontrollzentrum/Leitstand.

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  • 1. Predictive MaintenanceEinführung in die Vorausschauende Wartung amBeispiel WindkraftEs existieren grob gesagt drei verschiedene Strategien, mitdenen die Wartungsarbeiten von Industrieanlagen terminiertwerden können. 1. Man führt die Instandhaltung durch, sobald ein Defekt erkennbar ist (Beispiel: Gebäude). 2. Man führt Wartungen in regelmäßigen, festen Abständen durch (Autos, Flugzeuge, Maschinen…). 3. Oder man versucht den Zeitpunkt der Wartung strategisch zum idealen Zeitpunkt durchzuführen (=Vorausschauende Wartung/Predictive Maintenance).Gerade bei Windkraftanlagen bietet sich die 3. Variante an, dasie die Vorteile der beiden anderen beiden Strategien vereint.Zum einen eine schnelle Reaktion auf Störungen(=Früherkennung) zum anderen eine Betriebssicherheit.Generell kann man sagen, dass alle drehenden Teile durch dieWirkung der verschiedenen Kräfte nicht frei von Wartungensind. Bei einem konventionellen Kraftwerk führt das Personaldaher regelmäßig Kontrollgänge zur Sichtprüfung durch.Windräder werden allerdings ferngesteuert. EineKontrollfahrt zur Sichtkontrolle erfolgt nicht. Der Betreibereines Windparks sieht meist nur das Ergebnis vonSensordaten in einem Kontrollzentrum/Leitstand.Wie komplex die richtige Interpretation von Daten unddaraus folgende Aktion ist, kann man am Beispiel der Apollo13 Mission erkennen (^Wikipedia). Nach dembekannten “Houston we’ve had a problem” begann die Zeit derMathematiker im NASA Headquarter, die versuchten aus blog.stromhaltig.de
  • 2. Sensordaten einen Zustand des Servicemoduls zu erkennen und eine sichere Heimkehr zur Erde sicherzustellen. Ganz so dramatisch ist der Betrieb eines Windparks nicht. Dennoch soll es zu keinen Störungen kommen und der Ertrag sichergestellt werden. Der wichtigste Baustein ist Erfahrung. Seit dem Jahre 2009 wird für Onshore – ab 2011 auch für Offshore durch das Fraunhofer Institut die WMEP Datenbank gepflegt. Darin enthalten sind die Störungsberichte der teilnehmenden Betreiber. Für Wartungsarbeiten wird in den Berichten festgehalten, was die Ursache einer Störung war (=Root Cause). Windrisk aus Kanada hat sich zusätzlich auf die Suche nach Parametern gemacht, aus denen man eine Störung im Vorfeld erkennen kann. Nur selten sind Parameter dabei einzelne Fehler – häufig ist es die Folge von Materialermüdung, die durch eine Zustandsüberwachung (=Condition Monitoring) ermittelt werden können. In Anlehnung an die Wartung von Autos (Ölwechsel) kann das Vorgehen bei einer vorausschauenden Wartung hegeleitet werden. Der Ölwechsel bei Autos wird nach Vorgabe der Händler in festen Intervallen durchgeführt. Würde man den Ölwechsel nicht durchführen, dann geht die Qualität – und damit die Schmiereigenschaften und die Kühleffekte (Wärmetransport) - zurück. Die entstehende Störung könnte ein “Kolbenfresser” und letztendlich ein Motor/Getriebeschaden sein. Zur Behebung ist das Getriebe und der Motor auszutauschen, was einen langen Ausfall des Autos zur Folge hat. Notwendig ist der Ölwechsel aber eigentlich erst, wenn der Zustand des Öls tatsächlich sich verschlechtert hat, dies ist vom Fahrstil, dem Nutzungsprofil, der Umgebungstemperatur und einigen weiteren Faktoren abhängig. Beim Auto macht eine Protokollierung all dieser Parameter keinen wirtschaftlichen Sinn. In der Gondel einer Windkraftanlage existiert die sogenannte Gear-Box (Getriebe), die ebenfalls durch Öl geschmiert (und gekühlt) wird. Wartungshandbücher von Gear-blog.stromhaltig.de Boxen sehen daher ebenfalls einen regelmäßigen Ölwechsel vor. Die Qualität des Öls wird beeinflusst durch die Belastung Windkraft: Einführung Predictive Maintenance
  • 3. (Windmenge) und die Sauberkeit beim letzten Wechsel.Letzteres kann nicht gemessen werden, allerdings dieWindmenge und die mechanischen Belastungen. Selbst dieTemperaturschwankungen, die ursächlich für eineKondensation und damit einer Verschlechterung des Öls sind,kann protokolliert und ausgewertet werden. Das Ergebnis isteine Prognose über den aktuellen Zustand desSchmiermittels – ohne es direkt gemessen zu haben.Die vorausschauende Wartung setzt sich aus zwei Schrittenzusammen, die von anderen IT gestützten Analysen ebenfallsvorgenommen werden. Im ersten Schritt wird einekontinuierliche Überwachung sämtlicher relevanterParameter gewährleistet. Schnell kommt man dabei in denBereich von Big-Data, da allein die Vibrationsmessung über40 Datenwerte je Mast bedeuten kann. Der nächste Schritt istdie eigentliche Analyse zur Erstellungeiner Betriebsintelligenz. Im Gegensatz zu den Massendatensind dies einfach verständliche (logische) Regeln. Bei Apollo13 gab es eine Regel für die Zündung des Landetriebwerks beider Mondumrundung und für den Zeitpunkt der Abschaltungder Systeme im Kommandomodul. Bei einem Windradbeinhalten die Regeln meist eine Prognose für bestimmteWind- und Anstellwinkel-Szenarien.Einen besonderen Wert erhält Predictive Maintenance,wenn die Kosten für die Wartung mit dem zu erwartendenErtrag in Verbindung gebracht werden kann. So könnte dersofortige Ölwechsel nützlich sein, wenn dieWahrscheinlichkeit eines Starkwindes mit gleichzeitig hohenStrompreisen zu erwarten ist. Liegt der Strompreis allerdingszu nieder, dann könnte ein späterer Ölwechsel mehr Sinnergeben, da der Mast im Halblastbetrieb rentabler ist.Bei dieser Einführung in die Wartungsstrategie wurde sehrvereinfacht der Betrieb von Windkraft-Anlagen betrachtet.Auch für PV-Anlagen existieren Wartungsverträge, die geradean Beliebtheit zunehmen (s.h. auch Betrieb und Wartung vonPV-Kraftwerken: Ein neuer Hype? von Björn-Lars Kuhn). VorAuswahl eines Dienstleisters sollte im Hinblick auf dieaktuellen Trends bei der Predictive Maintenance immer die blog.stromhaltig.deWindkraft: Einführung Predictive Maintenance
  • 4. Frage stehen: Wie wird der Zustand gemessen/protokolliert? Welche Regeln verwendet der Dienstleister? – Schließlich will man bei (relativ) wartungsarmen PV-Anlagen keine unnötigen Anfahrten eines Servicetechnikers zahlen – eine 100% Betriebssicherheit aber auch nicht gefährden. Fair-Pay Die Erstellung dieses Werkes hat Zeit gekostet. Sollte Dies Ihnen etwas wert sein, dann haben Sie unter folgenden URLs die Möglichkeit dem Autor Ihren Dank auszudrücken: https://www.paypal.com/cgi-bin/webscr?cmd=_s- xclick&hosted_button_id=8JE3G89LPSY5J http://flattr.com/thing/1191225/Strommarkt-Design-der- Zukunft-ohne-Merit-Order Impressum Copyright: © 2013 Thorsten Zoerner (me@thorsten-zoerner.com) Gerhard Weiser Ring 29 69256 Mauer Deutschland Dieses Werk von Thorsten Zoerner steht unter einer Creative Commons Namensnennung 3.0 Unported Lizenz. Weitere Informationen zur Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/.blog.stromhaltig.de Windkraft: Einführung Predictive Maintenance

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