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Condition monitoring for off-shore wind farms

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Eine genauere Betrachtung von Offshore-Windkraftanlagen

Im Rahmen des CONMOW-Projekts wurde untersucht, ob Methoden zur Online-Zustandsüberwachung beim Betrieb und bei der Wartung von Offshore-Windparks einen Mehrwert darstellen und wie diese Methoden verbessert werden können.

Energie

Die geschätzten Kosten für Offshore-Windparks, die in entlegenen Gebieten unter schwierigen Bedingungen betrieben werden, werden durch unerwartete Schadensfälle, die zu einem erhöhten Umfang an Instandsetzungsarbeiten führen, deutlich in die Höhe getrieben. Eine Reduzierung der Anzahl dieser unerwarteten Schadensfälle kann durch die Verwendung einer adäquaten Zustandsüberwachung, durch die eine frühzeitige Fehlererkennung und eine Kontrolle der Fehlertoleranz möglich sind, erreicht werden. Erfahrungen mit verschiedenen Methoden der Zustandsüberwachung bei Offshore-Windparks waren vor dem Start des CONMOW-Projekts kaum vorhanden und deuteten auf eine Vielzahl von Schwierigkeiten bei der Sicherstellung einer erfolgreichen Anwendung hin. Daneben waren über die Betriebsbedingungen ebenfalls nur wenig Informationen verfügbar, da sich die Bauweise der Windkraftanlagen in den letzten Jahren stark verändert hat und zwischen den einzelnen Windparks große Unterschiede bestehen. Wissenschaftler des Unternehmens Prüftechnik Dieter Busch Condition Monitoring GmbH & Co KG haben sich daher auf die Integration von Systemen zur Zustandsüberwachung in SCADA-Systeme (Supervisory Control And Data Acquisition System, Systeme zur Überwachung, Steuerung und Sammlung von Daten) konzentriert. Auf diese Weise könnten wichtige Informationen wie die Temperatur, der Druck und verschiedene Meldesignale verwendet werden, ohne dass vom SCADA-System ein Alarmsignal ausgesendet wird. Ein System zur Überwachung der Schwingungen, das mit Beschleunigungssensoren ausgerüstet war, wurde hierfür in mehreren Windkraftanlagen in den Testeinrichtungen des Energy Research Centre of the Netherlands installiert. Mit VIBROWEB XP®, einem speziellen System zur Zustandsüberwachung des Unternehmens Prüftechnik, wurden Betriebsdaten und Lastmessungen über ein spezielles Webinterface für weitere Analysen und zur Entwicklung von Algorithmen gesammelt. Des Weiteren wurden VIBNODE®-Systeme des Unternehmens, bei denen Wegsensoren zum Einsatz kommen, an den langsam laufenden Triebstrangkomponenten installiert. Es stellte sich heraus, dass diese Systeme den Schwingungssensoren überlegen waren. Durch Messungen des elektrischen Stroms konnte herausgefunden werden, dass ein höheres Schwingungsniveau aufgrund einer Falschausrichtung der Generatorwelle verursacht wurde. Dies führt zu mechanischen Problemen und sogar zu frühzeitigem Bauteilversagen. Durch kontinuierliche Messungen des Schwingungsverhaltens und durch die Durchführung erster Evaluierungen für sämtliche Betriebsbedingungen konnte die Datenmenge für die spätere Analyse, die offline durchgeführt wird, reduziert werden. Um die Erstellung von Berichten und den Zugang zu diesen Berichten für Fachfremde zu erleichtern, wurde das Reporting-Modul OMNITREND® weiterentwickelt.

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