Condition Monitoring Wind - Aufgaben & Funktionen

veröffentlicht am 30.06.2015

Sowohl im Offshore- als auch im Onshore-Bereich ist Condition Monitoring das Werkzeug zur Zustandsüberwachung von Windkraftanlagen im Bereich der technischen Betriebsführung. Die dazu genutzten Systeme erkennen Unregelmäßigkeiten und Auffälligkeiten beim Betrieb einzelner Komponenten der Anlage und melden umgehend Alarm. Wir erklären Ihnen, worauf es beim Condition Monitoring ankommt.

Wie funktioniert Condition Monitoring? 

Die maximale Verfügbarkeit von Windenergieanlagen ist nur dann gegeben, wenn ein perfektes Zusammenspiel aller Anlagenkomponenten besteht. Dazu ist es nötig, stets vollständig über ihren Zustand, wie zum Beispiel des Getriebes, des Generators, der Kupplungen oder des Turmlager informiert zu sein. Die enormen Einflüsse durch Wind, Regen und Sturmböen wirken stark auf die einzelnen Bauteile im Inneren der Windkraftanlage ein. Unbemerkte Schäden oder Störungen können einen Stillstand zu Folge haben. Hier kommt das Condition Monitoring ins Spiel. 

Condition Monitoring Systeme in Windkraftanlagen maximieren Verfügbarkeit 

Wird ein Condition Monitoring System, kurz CMS, in einer Windkraftanlage installiert, so benötigt es Sensoren, um seine Funktion der Überwachung zu erfüllen. Diese Sensoren befinden sich an den kritischen Stellen, wo besonders hohe Belastungen im Betrieb auftreten, etwa am Getriebe, am Hauptlager oder dem Generator. Hier kommen Beschleunigungssensoren zum Einsatz. Die enormen Schwingungen, die durch das Einwirken großer Kräfte entstehen, können auf diese Weise präzise gemessen werden. Die an den Komponenten gesammelten und anschließend digitalisierten Informationen werden dann aufgezeichnet - das gilt auch für die anderen Komponenten der Anlagen eines Windparks. Per Internet- oder Mobilfunkverbindungen werden die Daten des Condition Monitoring Systems an eine Leitzentrale übertragen und dort auf einem zentralen Server gespeichert. In dieser Zentrale werden die Daten der einzelnen Komponenten analysiert. 

Den Unregelmäßigkeiten anhand von Frequenzen auf der Spur 

Jedes Lager, das in einer Windenergieanlage in Betrieb ist, besitzt seine charakteristische Schwingungsfrequenz. Bei einem Defekt ändert sich die Amplitude dieser Frequenz während außerdem zusätzliche Nebenschwingungen auftreten. Wird eine Veränderung erkannt, die auf einen Schaden hinweist, wird der Betreiber des Windparks informiert. Im Regelfall geschieht dies durch monatliche Reportings (Link zu : http://wind-turbine.com/magazin/ratgeber/betriebsfuehrung/40045/reporting-betriebsfuehrung.html) über Auffälligkeiten, Unregelmäßigkeiten und Schäden. Bei hoher Schadensbrisanz steht natürlich eine sofortige Benachrichtigung an. So können binnen kurzer Zeit gemeinsame Planungen und Maßnahmen zur Instandsetzung getroffen werden. Zur Behebung des Defekts oder zum Austausch der beschädigten Bauteile wird dann ein Reparaturservice beauftragt. Dieser kann seine anstehenden Arbeiten anhand der vorliegenden CMS-Daten nun präzise planen, um einen Stillstand der Windenergieanlage abzuwenden. Stillstandzeiten werden durch das Condition Monitoring auf ein Minimum reduziert, während die Effizienz und Wirtschaftlichkeit einer Windenergieanlage deutlich erhöht wird.

 Condition Monitoring ist vielseitig anwendbar 

CMS-Systeme kommen jedoch nicht nur für mechanischen Bauteile in Frage, auch bei Rotorblättern ist Condition Monitoring äußerst sinnvoll. Hier werden die Beschleunigungssensoren im Inneren des Flügels installiert. Da es sich hierbei um ein schwingendes System handelt, ist auch hier eine Eigenfrequenz messbar. Eine Veränderung ist auch in diesem Fall ein Hinweis auf einen bestehenden Schaden und es besteht Handlungsbedarf. Basierend auf den Sensordaten lässt sich der Defekt jedoch unter Umständen zentimetergenau eingrenzen. Es bestehen jedoch noch weitere Sensorik- und Analyseverfahren, die beim Condition Monitoring zu Hilfe genommen werden. Neben der Überwachung von Gondeln und Rotorblättern richtet sich der Fokus auch auf die Türme von Windkraftanlagen. Die permanente Zustandsüberwachung einer Windenergieanlage liefert Aufschluss über ihren gesamten Lebenszyklus - vorausgesetzt, sie wird idealerweise bereits bei der Inbetriebnahme installiert.