Software-Entwicklung für „Windenergie 4.0“: SKF und Boralex optimieren Instandhaltungsprozesse

SKF Dashboard

SKF und Boralex arbeiten derzeit an einem „Wind Reliability Dashboard“, das Informationen aus den verschiedensten Quellen verarbeiten kann. Beispielsweise integriert das System sowohl Zustandsüberwachungsinfos als auch Produktionsdaten von Ersatzteilen. So hilft es den Betreibern von Windenergieanlagen, deren Effizienz zu optimieren, die Zuverlässigkeit zu steigern und die Vorhersagbarkeit von Fehlern zu verbessern.

 

SKF und Boralex, Frankreichs größter unabhängiger Onshore-Windenergieversorger und außerdem Markführer in Kanada, entwickeln gerade ein Dashboard, das zur Effizienzsteigerung von Windenergieanlagen beitragen soll. Ziel ist es, laufende Kosten zu minimieren und den Betreibern detaillierte Entscheidungsgrundlagen für eine längerfristige Planung zu liefern. Zu diesem Zweck erfasst das System u. a. Daten aus Zustandsüberwachungssystemen, kalkuliert die geschätzten Restnutzungsdauern von Anlagenkomponenten mit ein und berücksichtigt außerdem die Lieferzeiten von Ersatzteilen.

 

Beim Wind Reliability Dashboard handelt es sich um eine konsequente Weiterentwicklung der bereits vorhandenen SKF Tools zur Zustandsüberwachung und vorausschauenden Instandhaltung. Neu daran ist, dass das System nun Betriebsdaten von sämtlichen rotierenden Komponenten in einer Turbine erfassen und analysieren kann. Dabei können diese Daten sowohl aus SKF Lösungen als auch aus anderen Condition Monitoring-Systemen (CMS) stammen

 

Vielversprechender Feldtest

Derzeit wird das Dashboard von Boralex noch im Feld getestet. Dazu Jerôme Gardyn, CMS-Analytiker bei Boralex: „Wir haben bei jedem Entwicklungsschritt sehr eng mit den SKF Ingenieuren zusammengearbeitet; von der Definition der funktionalen Anforderungen über die eigentliche Kernentwicklung des Systems bis hin zu den ersten Zustandsprüfungen in der Praxis. Dadurch konnten wir SKF bei der Verfeinerung des Dashboard-Modells unterstützen.“

 

Aus dieser Zusammenarbeit ist nun eine Lösung hervorgegangen, die den momentanen Zustand einer Komponente mit ihrer modellspezifischen „Überwachungs-Historie“ abgleicht. Durch den aktuellen Vergleich mit vorhandenen Erfahrungswerten lässt die gesamte Datenbank genauere Rückschlüsse auf die verbleibende Lebensdauer der verbauten Komponente zu. Das wiederum optimiert das Risikomanagement und erlaubt den Übergang von einer intervallbasierten zu einer vorausschauenden Instandhaltung. Um auch diesen Prozess so effizient wie möglich zu gestalten, erfasst das Dashboard zusätzliche Informationen aus weiteren Wartungs- und sogar Logistiksystemen, damit die Ersatzteil-Lieferzeit mit der Restnutzungsdauer einer allmählich verschleißenden Komponente synchronisiert werden kann. Außerdem ist die Gemeinschaftsentwicklung von SKF und Boralex in der Lage, die Informationen über die entsprechenden Durchlaufzeiten und mittleren Betriebsdauern von verschiedensten Komponenten an Computerized Maintenance Management-Systeme weiterzureichen, mit deren Hilfe sich letztlich die gesamten Instandhaltungsabläufe systematisch optimieren lassen.

 

Blick nach vorn

Dazu Jonathan Day vom Analytics and Digitalization Development bei SKF in Aberdeen: „Viele Windparkbetreiber geraten unter Druck, weil die Förderung für immer mehr Anlagen ausläuft und die Strompreise für die Erneuerbaren Energien eine echte Herausforderung darstellen. Daher ist es von enormer Bedeutung, die Betriebskosten zu senken, um die Margen aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grund haben wir mit dem Wind Reliability Dashboard ein Tool geschaffen, das den Betreibern helfen kann, die Effizienz ihrer Windparks zu verbessern. Beispielsweise ermöglicht es den Betriebs- und Geschäftsführungsteams, viel effektiver über maßgebliche Wartungs- und Planungsfragen zu kommunizieren: Als datengestützte Entscheidungshilfe erleichtert das Dashboard die Erkennung und Vorhersage von Problemen mit dem Antriebsstrang, vereinfacht die Ersatzteillogistik und minimiert außerdem die betrieblichen Risiken.“

 

Jan Levander, Projektmanager „Supply Chain 4.0“ bei SKF in Brüssel, fügt hinzu: „Wir haben das Dashboard per ,Supply Chain 4.0‘-Logik auch direkt mit unseren Ersatzteil-Verfügbarkeitsinformationen vernetzt. Das sichert und optimiert die Bestandsplanung, was im Endeffekt die Gesamtkosten senkt.“

 

Und Giannino Martin, stellvertretender Direktor für Operational Excellence bei Boralex in Lyon, schließt: „Wir sehen das Dashboard als eine effektive und innovative Methode zur Rationalisierung wichtiger Geschäftsprozesse. Die Zusammenarbeit mit SKF verschafft uns Zugang zu neuen, aufschlussreichen Daten. Diese Daten werden uns sicher helfen, unsere Betriebskosten zu senken und gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Vorhersagbarkeit unserer Stromerzeugung zu erhöhen, sodass wir unseren Kunden einen noch besseren Service bieten können.“

 

Aktuelle Lösungen für die Windenergie-Branche präsentiert SKF in der Zeit vom 10. bis 13. September auf der Husum Wind. Besucher der Messe finden SKF am Stand 0F08.

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Highspeed-Premiere im Sven Wingquist Test Center: Prüfstands-Koloss bringt Nautilus auf Touren

Sven Wingquist Test Center von SKF

Der Hauptwellenprüfstand im Sven Wingquist Test Center ist der erbarmungsloseste Großlager-Folterknecht der Welt: Vor Kurzem hat der SKF Koloss erstmals ein Nautilus-Lager mit einem Außendurchmesser von 4 Metern auf eine Drehzahl von 30 min-1 beschleunigt. Damit war der Test fast viermal härter als die Realität.

 

Das Vier-Meter-Lager, das die SKF Ingenieure am Main Shaft Test Rig (MSTR) befestigt hatten, wiegt allein rund 14 Tonnen. Für die Montage des „Nautilus“ genannten SKF Großlagers an den Prüfstandsadaptern benötigten die Techniker zwei weitere Tonnen an mächtigen Schrauben. In Summe brachte der gesamte Testaufbau dadurch gut 80 Tonnen auf die Waage.

 

Das massive Setup der Versuchsanordnung hat einen guten Grund: Normalerweise rotieren solche Nautilus-Lager – beispielsweise in 8-MW-Offshore-Windenergieanlagen – mit durchschnittlich 8 min-1. Dabei beträgt die zu erwartende Lebensdauer L10 des Hauptwellenlagers etwa 25 Jahre. Einen derartig langen Geduldsfaden haben die Forscher im Sven Wingquist Test Center natürlich nicht – und deshalb verkürzen sie ihre „Langzeittests“ durch vorsätzlich übertriebene Drehzahlen: Dank des enormen Tempos lassen sich unzählige Überrollungen im Lager quasi wie im „Zeitraffer“ realisieren.

 

Dieses Verfahren hat gleich mehrere Vorteile: Es erhöht nicht nur die Verfügbarkeit des Prüfstandes für weitere Testläufe, sondern senkt auch die Kosten für jeden einzelnen Vorgang. Außerdem können die verkürzten Tests dank des neuen MSTR auch noch sehr energieeffizient durchgeführt werden.

 

Schleudergang mit 1.200 PS

Hinzu kommt, dass die enormen Drehzahlen die einzelnen Lagerkomponenten extrem belasten. Denn wegen der rasanten Rotation steigen die im Lager wirkenden Kräfte enorm; bspw. in Form von Trägheitsmomenten und Rollenschlägen auf die Flansche und Käfige. Zur Orientierung: Der mit ca. der halben Lagerdrehzahl rotierende Rollensatz hat eine Masse von 1,6 Tonnen. Wenn man so will, schleudert der SKF Prüfstand also einen Mittelklassewagen um seine eigene Rotationsachse. Dabei entwickelt er zur Beschleunigung von 0 auf 30 min-1 etwa 1.200 PS. Das wiederum entspricht ungefähr der Leistung eines Bugatti Veyron Super Sport.

 

„Die in den Testläufen gewonnenen Erkenntnisse bilden eine profunde Grundlage für die Produkt- und Anwendungsentwicklung der Zukunft“, meint Jürgen Reichert, Leiter der Entwicklungsabteilung und des Anwendungskompetenzzentrums für Hauptwellenlagerungen in Windenergieanlagen bei SKF in Schweinfurt: „Sie werden es uns ermöglichen, eine Spitzenposition bei den Großlagern und der Windenergie-Branche zu besetzen.“

 

Der durchgeführte Test habe die Leistungsfähigkeit und Überlegenheit des MSTR bestätigt. „Mit dem Ausloten derzeitiger technischer Grenzen ebnet er leistungsstarken Entwicklungen für kommende 15-MW-Anlagen den Weg“, so Reichert weiter. Und Thomas Zika, Chef des Sven Wingquist Test Centers, ergänzt: „Unsere Hauptwellenprüfungen werden ganz sicher einen spürbaren Einfluss auf die Industrie haben. Der reicht von kürzeren Entwicklungszeiten bzw. schnellerer Serienproduktion über robustere Großlager bis hin zu geringeren Betriebsrisiken und -kosten.“

 

Aktuelle Lösungen für die Windenergie-Branche präsentiert SKF noch bis zum 13. September auf der Husum Wind. Besucher der Messe finden SKF am Stand 0F08.

 

Bild: Lässt rohe Kräfte sinnvoll walten: der gewaltige Hauptwellen-Prüfstand im Sven Wingquist Test Center von SKF. © SKF

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