standzeitverlängerung von...
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Datum 24.11.2014 Seite 2
Gestatten, Jochen Holling
16-jährige Berufserfahrung im Wind Business
Tacke / Enron / GE WEA-Typen
Haupt-Tätigkeitsfeld:
– Installationen von Prototypen und Sonderbauten
– 2005 - 2008 Schadensbeurteilung von Getrieben
Seit 2008 bei Availon GmbH zunächst als Product
Service Engineer und ab 2012 als Manager Mechanical
Engineering
Datum 24.11.2014 Seite 3
Übersicht
Einstieg
Definition Problemstellung
Einflussgrößen
Projektbeschreibung
– Teilprojekt Öl
– Hauptprojekt Getriebe
Schadensprävention
Datum 24.11.2014 Seite 4
Definition Standzeit
Als Standzeit oder auch technische Nutzungsdauer bezeichnet man den Zeitraum, in
dem ein abnutzbarer Vermögensgegenstand (v.a. Maschinen, maschinelle
Einrichtungen, etc.) technisch in der Lage ist, seinen Verwendungszweck zu erfüllen.
Oder in unserem Fall:
Wie lange kann eine Windkraftturbine
Strom produzieren?
Datum 24.11.2014 Seite 5
Definition Standzeit
Bei der Bestimmungsgemäßen Nutzung ergibt sich die folgende Standzeitkurve:
Y-Achse – Abnutzungskennwert von „1“ = Neu bis „0“ = aufgebraucht
X-Achse – Nutzungszeitraum / Betriebszeit
Datum 24.11.2014 Seite 6
Einflussgrößen auf Standzeit (am Beispiel Getriebe)
Temperatur (z.B. Betriebstemperaturen)
Verunreinigungen (z.B.
Fremdstoffe im Betriebsmittel)
Eingesetzte Betriebsmittel (z.B. Schmiermittel)
Wartungszyklus (z.B. prüfen und feststellen des Ist-Zustandes)
Äußere Einwirkung (z.B. Lastspitzen, etc.)
Datum 24.11.2014 Seite 7
Projektbeschreibung Triebstrang
Pro
jekt
be
sch
reib
un
g Hauptgetriebe
Schäden an Hauptgetrieben stellen einen großen Kostenfaktor dar
in der Regel sind die Hauptgetriebe nicht überwacht
Kontrolle, z.B. im Zuge der Wartung im Zeitintervall
Zie
le
Verlängerung der Standzeiten
Verringerung der Ausfallwahrscheinlichkeit
Überwachung der Komponente
Vo
rge
he
n
Erfassung vom Ist-Zustand
Verringerung von Reibungsverschleiß Lö
sun
gen
Erfassung vom Ist-Zustand
• Frequenzmessungen Online/Offline
• Videoendoskopie
• Partikelzähler
Verringerung von Reibungsverschleiß
• Nanobeschichtung
• Verbesserung der Ölreinheitsklasse
Datum 24.11.2014 Seite 8
Standzeitverlängerung von Großkomponenten
Steigerung der Verfügbarkeit
Steigerung des Ertrages
Minimierung von Stillständen
Minimierung von ungeplanten Einsätzen
Minimierung von Kosten
Zielsetzung
Datum 24.11.2014 Seite 9
Teilprojekt Getriebeöl
Analyse des Ist Zustandes – Ermittlung der Einflussgrößen
Ölstandzeit - Insbesondere Öl mit hohen Additiv-Anteilen unterliegt der Öl-Alterung.
Temperatureinflüsse wirken sich negativ auf die Standzeit aus
Partikel wirken dabei wie Katalysatoren.
Wasser = besonderer Beschleuniger für eine Ölalterung.
Getriebestandzeit
Harte Partikel können negative Auswirkungen besitzen
Abbau von Additiven können negative Auswirkungen besitzen
Datum 24.11.2014 Seite 10
Möglichkeiten der Optimierung:
– Einsatz von Lufttrocknern anstelle von Papierfiltern
– Verbesserung der Filtration
– Verbesserung der Wasseraufnahme des Filterelementes
In eigenen Feldtests wurden die jeweiligen Verfahren geprüft.
Teilprojekt Getriebeöl
Datum 24.11.2014 Seite 11
Teilprojekt Getriebeöl - Ölanalyse vorher / nachher
Quelle: Ölanalyse nach Wearcheck
Ölanalyse (Auszug) Nebenstromfiltration – Typ GE 1.5x – Einbau 02/2014
Datum 24.11.2014 Seite 12
Teilprojekt Getriebeöl - Getriebeölwechsel
Das im Getriebe befindliche Schmiermittel sollte nach Herstellerempfehlungen nach
jeweiligem Analyseergebnis gewechselt werden – längstens jedoch nach einem
definierten Zeitintervall.
Erfahrungsgemäß liegt die mögliche Einsatzdauer oberhalb der vorgegebenen
Herstellerempfehlung.
Neben der Schadensprävention des Getriebes ist als positiver Nebeneffekt der
angewendeten Ölpflege die deutlich verbesserte Ölstandzeit hervorzuheben.
Dieses wird sogar durch einen Hersteller mit einer Garantie bestätigt.
Datum 24.11.2014 Seite 13
Standzeitgarantie vom Ölproduzenten
Unter gewissen Voraussetzungen wird eine Standzeitgarantie für bestimmte
vollsynthetische Getriebeöle gegeben
Beispiel: Hersteller Deutsche BP AG - für vollsynthetisches
Hochleistungs-Getriebeöl Castrol Optigear Synthetic X und
Synthetic A (von 60 Monaten oder mehr)
Bedingungen, die erfüllt sein müssen:
– Ölwechsel durch qualifizierte Serviceunternehmen, die
auf Getriebeölwechsel von WEA spezialisiert sind
– regelmäßige Ölanalysen (mind. alle 6 Monate)
– Sicherstellung der Schadensfreiheit des Getriebes
mittels Frequenzmessung /Videoendoskopie.
Datum 24.11.2014 Seite 14
Hauptprojekt Triebstrang
Analyse des Ist Zustandes – Ermittlung der Einflussgrößen
Möglichkeiten der Überwachung
Vergleich der Einsatzmöglichkeit und Dauer
Präventive Reparaturmaßnahmen
Schadensprävention
Datum 24.11.2014 Seite 15
Hauptprojekt Triebstrang – Ist-Zustand Überwachung
Online CMS Hauptlager Getriebe Generator
Offline CMS Hauptlager Getriebe Generator
Partikelzähler Getriebe
Videoendoskopie Getriebe
Datum 24.11.2014 Seite 17
Aussagefähigkeit Messverfahren:
1 - Online CMS
2 - Offline CMS
3 - Partikelzählung
4 - Videoendoskopie
Hauptprojekt Triebstrang – Ist-Zustand Überwachung
Datum 24.11.2014 Seite 18
Bei einem regelmäßig überwachten Triebstrang werden Auffälligkeiten zeitnah
detektiert; es können entsprechende Abhilfemaßnahmen umgesetzt werden.
Präventiver Austausch von Komponenten vor Ausfall wirken sich positiv auf die
Verfügbarkeit und den Ertrag aus. Unplanmäßige Stillstände werden vermieden.
Kosten durch planbare Einsätze und Teilreparaturen auf ein Minimum begrenzt.
Reparaturkonzepte „On Tower“ können nach
Ausfallwahrscheinlichkeit entwickelt werden.
Getriebe oder Großkomponentenwechsel werden reduziert.
Hauptprojekt Triebstrang – Ist-Zustand Überwachung
Datum 24.11.2014 Seite 19
Schadensprävention
Neben der Schadensprävention durch Verbesserung der Ölqualität bestehen
Möglichkeiten zur Verschleißreduzierung.
Durch Einsatz einer Nanobeschichtung können Verschleißmechanismen und zum
Teil sogar Schadensmechanismen reduziert werden.
Verbesserte Standzeit von Komponenten
Temperatursenkung durch verminderte Reibung
Datum 24.11.2014 Seite 20
Schadensprävention – Feldversuch Nanobeschichtung im Schadfall
Ausfallgrund – Feststellung bei Getriebebefundung in 2014 – geplatzter Innenring Lagerung IMS / AS (nicht endoskopierbar)
Testturbine: WEA Trinwillershagen – (Beginn Mai-2012 / Ende Jan 2014)
Versuchsgrundlage: Überrollungen in den Lagerungen der Stirnradstufe
Datum 24.11.2014 Seite 21
Zusammenfassung:
Verbesserung der Ölreinheitsklasse und Ölqualität
- Minimierung der Partikel im Öl
- Erhöhung der Getriebeölstandzeit
Überwachung Triebstrang (Zustandserfassung)
- Reparatur der Teil- oder Gesamtkomponente
Präventive Verschleißschutzmaßnahmen
- Nanobeschichtung
Standzeitverlängerung
Schadensprävention
Standzeitoptimierung
Standzeitoptimierung
Standzeitoptimierung
Datum 24.11.2014 Seite 25
Standzeit?
Jedoch…
…unter Vernachlässigung des wirtschaftlichen Aspektes ist theoretisch gesehen das
technisches Nutzungspotential durch vorbeugende Instandhaltung (fast) unbegrenzt
möglich…
Somit ist im Bezug auf die Standzeit neben der technischen Nutzungsdauer immer
auch die wirtschaftliche Nutzungsdauer zu betrachten.