Die Windenergieerzeugung hängt vom zuverlässigen Betrieb einer großen Anzahl rotierender Anlagen ab, die über Windparks verteilt sind. Während die Turbine selbst die sichtbarste Anlage ist, hängt eine zuverlässige Energieerzeugung auch von unterstützenden Komponenten wie Getrieben, Generatoren, Lüftern und Pumpen ab. Zusammen bestimmen diese Anlagen die Verfügbarkeit der Turbinen, den Wartungsbedarf und die Gesamtleistung des Windparks. Eine kontinuierliche Schwingungsüberwachung hilft Betreibern dabei, den Zustand der Maschinen besser zu überblicken und die Zuverlässigkeit der Anlagen im gesamten Bestand zu verbessern.
Die Herausforderung: verteilte Anlagen und variable Betriebsbedingungen
Windkraftanlagen arbeiten unter sich ständig ändernden Bedingungen. Windgeschwindigkeit, Turbulenzen, Temperaturschwankungen und schwankender Strombedarf erzeugen hochdynamische Belastungen im gesamten Antriebsstrang der Anlage und den zugehörigen Systemen. Diese Betriebsbedingungen wirken sich nach und nach auf Lager, Wellen, Kupplungen und andere rotierende Komponenten aus und erhöhen im Laufe der Zeit das Risiko einer mechanischen Abnutzung.
Insbesondere bei Getrieben und Generatoren können sich Fehler entwickeln, lange bevor betriebliche Probleme sichtbar werden. Gleichzeitig spielen Kühlventilatoren und Schmierpumpen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Turbinenleistung. Obwohl diese unterstützenden Komponenten oft kleiner sind als die Hauptkomponenten des Antriebsstrangs, kann ihr Ausfall dennoch zu Produktionsausfällen und kostspieligen Wartungseingriffen führen.
Da Windparks oft aus Dutzenden oder sogar Hunderten von Turbinen bestehen, die über große geografische Gebiete verteilt sind, bieten manuelle Inspektionen und routenbasierte Messungen nur begrenzte Einblicke in sich entwickelnde Fehler. Probleme wie Lagerverschleiß, Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerung und Verschleiß des Getriebes können daher zwischen den Inspektionen unbemerkt fortschreiten.
Warum Schwingungsüberwachung in der Windenergieerzeugung wichtig ist
Die Schwingungsüberwachung ist eine der effektivsten Techniken zur Zustandsüberwachung rotierender Anlagen, da viele häufige mechanische Fehler lange vor dem Auftreten eines Funktionsausfalls erkennbare Schwingungssignaturen erzeugen. Die kontinuierliche Überwachung ermöglicht es Wartungsteams, eine Verschlechterung des Maschinenzustands zu erkennen, während die Anlage weiterhin in Betrieb ist.
Bei Getrieben unterstützt die Schwingungsüberwachung die frühzeitige Fehlererkennung von Zahnradverschleiß, schmierungsbedingten Problemen, Lagerschäden und Ausrichtungsproblemen. Bei Generatoren können Veränderungen im Schwingungsverhalten auf sich anbahnende Lagerschäden, mechanische Spielbildung und Fehlausrichtung hinweisen.
Auch die Vorteile für Zusatzgeräte werden hervorgehoben. Bei Kühlventilatoren kann die Schwingungsanalyse Unwuchten, Lagerverschleiß und strukturelle Lockerungen aufdecken, bevor die Luftstromleistung beeinträchtigt wird. Bei Schmier- und Hydraulikpumpen kann die Schwingungsüberwachung Lagerschäden, Fluchtungsfehler und prozessbedingte Schwingungsprobleme erkennen, bevor sie die Zuverlässigkeit der Turbine beeinträchtigen.
Durch die frühzeitige Erkennung dieser Probleme können Betreiber von der reaktiven Instandhaltung zu zustandsorientierten Instandhaltungs- und vorausschauenden Instandhaltungsstrategien übergehen, die auf dem tatsächlichen Maschinenzustand basieren. Dies verbessert die Instandhaltungsplanung und trägt zur langfristigen Zuverlässigkeit rotierender Anlagen bei.
Einsatz von VibSys® in der Windenergieerzeugung
VibSys® wurde entwickelt, um eine kontinuierliche Schwingungsüberwachung für große Bestände an rotierenden Anlagen praktikabel zu machen. Das System kombiniert kompakte Hardware, lokale Signalverarbeitung, offene Integrationsmöglichkeiten und skalierbaren Einsatz und eignet sich daher besonders für dezentral verteilte Anlagen wie Windkraftanlagen.
Im Bereich der Windenergieerzeugung kann VibSys® bei Getrieben, Generatoren, Kühlventilatoren, Schmierpumpen und anderen rotierenden Hilfsanlagen eingesetzt werden. Das System wird in der Nähe der Maschine installiert, erfasst kontinuierlich Schwingungsdaten und wandelt die Rohmesswerte in praktische Indikatoren für den Maschinenzustand um. Dies ermöglicht es Wartungsteams, sich anbahnende Fehler zu erkennen, ohne sich ausschließlich auf regelmäßige Inspektionen verlassen zu müssen.
Ein wesentlicher Vorteil bei Windkraftanwendungen ist die Skalierbarkeit. VibSys® ermöglicht die Umsetzung einer einheitlichen Schwingungsüberwachungsstrategie in großen Windparks, ohne die Komplexität, die traditionell mit zentralisierten Überwachungssystemen verbunden ist. Die lokale Datenverarbeitung liefert sofortige Einblicke in den Zustand, während detaillierte Daten für Diagnosen, Trendanalysen und vorausschauende Wartungsprogramme weiterhin verfügbar bleiben.
Da Windparks häufig Turbinen verschiedener Hersteller und Generationen enthalten, unterstützt VibSys® eine offene Integration über Standardschnittstellen und APIs. Dadurch können Schwingungsdaten in bestehende Instandhaltungssysteme, Zuverlässigkeitsplattformen und Betriebsumgebungen integriert werden, ohne dass eine Herstellerabhängigkeit entsteht.
VibSys® ist für die Zustandsüberwachung und -diagnose vorgesehen. Es unterstützt Programme zur Anlagenzuverlässigkeit, indem es kontinuierliche Einblicke in den Maschinenzustand und eine frühzeitige Fehlererkennung bei Windkraftanlagen ermöglicht.
Die wichtigsten Vorteile
- Kontinuierliche Schwingungsüberwachung von Getrieben, Generatoren, Ventilatoren und Pumpen in verteilten Windparks.
- Früherkennung von Lagerverschleiß, Unwucht, Fluchtungsfehlern und Verschleißerscheinungen am Getriebe.
- Lokale Verarbeitung auf Maschinenebene zur praktischen Zustandsbewertung.
- Skalierbarer Einsatz bei großen Beständen an Windkraftanlagen.
- Offene Integration mit Instandhaltungssystemen, Cloud-Plattformen und Umgebungen von Drittanbietern.
- Unterstützt zustandsorientierte Instandhaltung und Strategien zur vorausschauenden Instandhaltung.
Auswirkungen auf Wartung und Zuverlässigkeit
Der Einsatz der Schwingungsüberwachung mit VibSys® hilft Windparkbetreibern, frühzeitig Einblick in sich entwickelnde mechanische Probleme sowohl in den primären Turbinensystemen als auch in den unterstützenden Anlagen zu gewinnen. Anstatt Fehler erst bei planmäßigen Inspektionen oder nach dem Auftreten von Ausfällen zu entdecken, erhalten Wartungsteams kontinuierliche Einblicke in den sich verändernden Zustand der Maschinen.
In der Praxis verbessert dies die Wartungsplanung, unterstützt eine effektivere Priorisierung von Wartungsmaßnahmen und trägt dazu bei, ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren. Eine frühzeitige Fehlererkennung in Getrieben, Generatoren, Ventilatoren und Pumpen trägt zu einer verbesserten Zuverlässigkeit rotierender Anlagen und einer besser vorhersehbaren Leistung von Windparks bei.
Für Betreiber, die große Flotten verteilter Anlagen verwalten, bietet die kontinuierliche Schwingungsüberwachung eine praktische Grundlage für vorausschauende Instandhaltung, bessere Instandhaltungsentscheidungen und eine verbesserte Anlagenzuverlässigkeit im gesamten Windpark.
