Defekte an Windkraftanlagen sind meist sehr teuer und langwierig. Verhindern kann dies die vorbeugende Zustandsüberwachung. Eine Auswahl an Lösungen zeigt, welchen Nutzen ein Quäntchen mehr Innovation bringt.
Condition Monitoring setzt seine Akzeptanz in vielen Industriebereichen konsequent fort. Was als Speziallösung für besonders detailbetonte Anwender oder Ausrüster begann, wird bei Anlagenbetreibern zusehends als probates Mittel zur Erhöhung des eigenen Wettbewerbsvorsprungs angesehen. Zur Überwachung oder Diagnose von Maschinen und Anlagen gibt es aber unterschiedliche Systeme. Im Gegensatz zur Offline-Diagnose, bei der mit entsprechender Messtechnik gezielt nach eventuellen Schäden geforscht wird, gibt es auch Online-Lösungen. Diese erfassen permanent Daten aus Maschinen und Anlagen, um sie entsprechend auszuwerten und damit sich anbahnende Veränderungen erkennen lassen.
Welchen Nutzen oder Einsparungen das bringt, rechnet die FAG-Tochter F’IS aus Herzogenrath am Beispiel einer Windkraftanlage vor: Mithilfe der Online-Überwachung FAG ProCheck wurde ein sich anbahnender Lagerschaden frühzeitig detektiert. Statt eines Getriebewechsels, der 210 000 Euro kostet, musste lediglich das beschädigte Lager für 4700 Euro gewechselt werden. Das gleiche gilt für den Generator. Dessen Austausch hätte bei einem ungeplanten Stillstand Kosten von 140 000 Euro verursacht, wohingegen sich die reinen Lageraustauschkosten auf lediglich 3400 Euro beliefen. Vor dem Hintergrund, dass das gesamte Condition Monitoring System für die neun Windkraftanlagen in dem besagten Energiepark 80 000 Euro gekostet hat, hatte sich diese Investition bereits nach einem Jahr amortisiert.
„Solche und viele weitere Fälle bestätigen CMS als Wettbewerbs- oder auch Wirtschaftlichkeitsfaktor, der nicht zu unterschätzen ist“, erklärt der CMS-Experte Peter-Michael Synek vom VDMA in Frankfurt. Nicht immer muss es gleich das High-End-System mit entsprechenden Investitionskosten sein. Manchmal genügt schon ein kleiner Anstoß wie die neuen Services Endoskopie, Drehmomentmessung und Thermografie von F’IS: Die Endoskopie bildet eine sinnvolle Ergänzung zur Schwingungsüberwachung und ermöglicht eine tiefer gehende Aussage über den Schadensgrad eines defekten Bauteils. Hierdurch wird die Entscheidung erleichtert, ob und wann ein Austausch erfolgen sollte. Drehmomentmessungen machen Überlasten, etwa an Wellen oder Lagerstellen, sichtbar. Ungeplanten Stillständen durch Bauteilversagen wird so wirkungsvoll vorgebeugt. Mittels Thermografie werden Wärmeentwicklungen mit Hilfe einer hoch auflösenden Infrarotkamera erfasst. Die Methode ermöglicht die Vorauswahl von Messpunkten für eine spätere Schwingungsanalyse. Fehl- und Mangelschmierung sowie Fehlmontagen lassen sich ebenfalls feststellen.
Die Nürnberger Siemens AG hat ein intelligentes Sensorsystem entwickelt, das Schäden an Windkraftanlagen auf hoher See entdeckt, bevor sie überhaupt entstehen. Siemens-Forscher schufen dazu eine lernende Software, die selbstständig das Getriebe einer Windenergieanlage analysiert und aus deren Vibrationen mögliche Störungen vorhersieht. Der Prototyp der Software hat die ersten Tests erfolgreich bestanden.
Johann Lösl, Geschäftführer der Prüftechnik Condition Monitoring GmbH aus Ismaning ist mit mehr als 1000 ausgelieferten Condition Monitoring Systemen etabliert in dem Geschäft. Er verspricht sich aber weitere Marktpotenziale durch die neuen Wearscanner. Dabei handelt es sich um einen Online-Partikelverteilungszähler, der den Abrieb im Öl überwacht. Er erkennt elektrisch leitende Partikel im Lager- und Getriebeöl. Änderungen in Anzahl und Größe der detektierten Partikel werden in Echtzeit registriert und zeigen im Trendverlauf sehr früh aufkommende Schäden an Verzahnungen oder Wälzlagern an. Die Kombination aus Partikelzähler und schwingungsbasiertem CMS stellt für ihn momentan die sicherste Überwachung von Windenergieanlagen dar. Um Öle geht es auch bei der psm Nature Power Service & Management GmbH & Co. KG aus Erkelenz. Gemeinsam mit ihrem Kooperationspartner, der Deutschen Windtechnik AG, Bremen, bietet sie auch einen kompletten Ölservice für Windenergieanlagen an. Die Dienstleistung reicht von der umfassenden Analyse über den Ölwechsel für Getriebe und Hydraulik bis hin zur Entsorgung der Altöle und die Dokumentation. Ein Spezialisten-Team sorgt dabei deutschlandweit für die komplette Koordination, Logistik und Abwicklung.
Die SeaCom Digitale Mess- und Übertragungssysteme GmbH aus Herne bietet kundenspezifische Lösungen zum Erfassen, Überwachen und Verarbeiten von physikalischen Größen an. Das beispielsweise für die Windbranche entwickelte Condition Monitoring System MDSWind für die Online- Zustandsüberwachung von Windenergieanlagen erfasst die Körperschwingung aller mechanischen Komponenten der Anlage, ermittelt die Schwingungsspektren und vergleicht den Zustand mit dem Erwarteten.
Die Linzer Vatron GmbH, ein Tochterunternehmen von voestalpine und Siemens VAI setzt für einen reibungslosen Ablauf von einzelnen Lagern, Verzahnungen und Wellen an neuralgischen Stellen auf das Überwachungssystem d.mon. Dazu werden in der Gondel Sensoren an schwingungstechnisch relevanten Positionen appliziert. Das Sensorinterface übermittelt die Messdaten an den d.mon Server. Dort werten Algorithmen die Zeitsignale zu Zustandspegeln aus. Durch direkten Zugriff auf die Serverdatenbank visualisieren die d.mon Clients den aktuellen Zustand jedes Bauteils sowie der gesamten Anlage. Zertifiziert von Germanischer Lloyd Windenergie kann 1 Server via LWL bis zu 256 Anlagen überwachen.
Fast schon exotisch ist die Rotorblattbegutachtung vom Boden aus. Die Experten des Berliner HMS Sachverständigenbüro Dr. Holstein setzen dazu beim Begutachten der Rotorblätter eine Multimegawattanlage mit Nabenhöhe von 111 m vom Boden aus ein. Eine Windenergieanlage ist in wenigen Minuten so von allen Seiten und aus nächster Nähe bei jedem Wetter und Windgeschwindigkeiten von bis zu 12 m/s ohne große Rüstzeiten zu inspizieren, heißt es weiter. Das Ergebnis sind hoch auflösende Bilder der Defekte.
Werner Möller werner.moeller@konradin.de
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