Integration richtlinienkonformer Anlagenüberwachung in webbasierte SCADA-Systeme – mehr als nur Screenshots - … SCADA Überblick Richtlinien Visualisierung Inhalt Sensorik Beispiele, Grenzen VDI 3834 …
Integration richtlinienkonformer Anlagenüberwachung in webbasierte SCADA-Systeme – mehr als nur Screenshots -
…
SCADA
Überblick
Richtlinien
Visualisierung
Inhalt
Sensorik
Beispiele,
Grenzen
VDI 3834
…
Bachmann Monitoring GmbH Seite 2
Für die Diagnose und Überwachung von Maschinen und Anlagen existieren
zahlreiche Richtlinien und Normen.
Die bis 2009 vorliegenden Richtlinien waren aufgrund der speziellen Bau- und
Betriebsbedingungen nicht auf die Überwachung von WEA anwendbar.
VDI Richtlinie, ISO standard für die Überwachung von Windenergieanlagen:
VDI 3834 (Erstausgabe 2009, Aktualisierung 2015)
ISO 10816-21 (Erstausgabe 2015)
Ziel (VDI3834):
Vereinheitlichung der Messungen
vergleichbare Beurteilung der gemessenen Schwingungen
Wichtigste Neuerungen VDI 3834 (Ausgabe 08/2015) :
Zusammenfassung der On- und Offshore WEA in einer Gruppe
Begrenzung auf WEA ≤ 3 MW wurde aufgehoben
Überblick über Richtlinien, Normen
Bachmann Monitoring GmbH Seite 3
Messung und Beurteilung der mechanischen Schwingungen sind ein wichtiger Indikator für den technischen Maschinenzustand.
Sehen
Auslenkung
µm oder mils
Schwingweg
s oder d
Fühlen
SchwingschnelleSchwingstärke
mm/s oder in/s
Schwing-geschwindigkeit
v
Hören Körperschall
m/s² oder g
Schwing-beschleunigung
a
Mechanische Schwingungen und Sensorik
Bachmann Monitoring GmbH Seite 4
Überschreitung der Grenzen der Bewertungszonen:
Hinweise auf eine mögliche Gefährdung der Komponente oder WEA
Keine Identifikation der Ursache
Unterschreiten der Zonengrenzen:
normales Verhalten , einzelne Schäden sind nicht ausgeschlossen
VDI 3834: Beurteilungsgeschwindigkeit
Komponente RMS [mm/s]
≤0.1 … 10 Hz …60 …100
10…1000 Hz …2 3,2
10…1000 Hz …3,5 …5,6
10…1000 Hz …6 …10
Bachmann Monitoring GmbH Seite 5
Komponente RMS [m/s2]
≤0.1 … 10 Hz
…0,3 ..0,5
≤0.1 … 10 Hz
…0,3 ..0,5
≤0.1 … 10 Hz
…0,3 ..0,5
10…2000 Hz
…7,5 ...12
10…5000 Hz
…10 ...16
VDI 3834: Beurteilungsbeschleunigung
VDI 3834 / ISO 10816-21:
Messung und Bewertung der Schwingbeschleunigung
Mehrere Filterbereiche
Bachmann Monitoring GmbH Seite 6
Was bewerten wir?
RMS (Effektivwert) und somit den Energieinhalt eines Signals
Was trägt kaum zum Effektivwert bei?
Spitzenhaltige Signale, wie sie bei z.Bsp. initialen Lagerschäden entstehen
Was ist detektierbar?
Was bewertet die VDI 3834 / ISO 10816-21
Fehlerfreies Getriebe Effektivwert: 2,2 m/s2
Spitzenwert: 11 m/s2 Verzahnungsschaden Effektivwert: 3,5 m/s2 Spitzenwert: 25 m/s2
Bachmann Monitoring GmbH Seite 7
Maschinenfehler, welche einen hohen Beitrag zum Effektivwert liefern
Beispiele:
Unwucht
Aufstellungs-, Montagefehler
Ausrichtungsfehler
VDI 3834: Maschinenfehler – Was ist detektierbar ?
Bachmann Monitoring GmbH Seite 8
Für die Verifikation der Grenzwerte wurden Daten von ca. 1000 CMS analysiert:
Schritt 1: Analyse von Maschinenfehlern für einen Typ
Schritt 2: Analyse von ca. 1000 WEA, Bestimmung statistischer
Parameter und Zonengrenzwertverifikation
VDI 3834: Analyse von CMS-Daten durch Bachmann
Komponente
Beurteilungsbeschleunigung [m/s2]: 10…5000 Hz
…10 ...16
Beurteilungsgeschwindigkeit [mm/s]: 10…1000 Hz …6 …10
Bachmann Monitoring GmbH Seite 9
Komponente
Beurteilungsbeschleunigung [m/s2]: 10…5000 Hz
…10 ...16
21,2
Beurteilungsgeschwindigkeit [mm/s]: 10…1000 Hz …6 …10
12,6
Turbine #6, Generator DE
Beide Beurteilungsgrößen liegen in der Zone D
Amplitudenspektrum: hohe Amplitude bei Drehfrequenz mechanisches Spiel
Montage,- Aufstellungsfehler ggf. Generatorfüße verschlissen
VDI 3834: Schritt 1 - Verifikation
Bachmann Monitoring GmbH Seite 10
Untersuchung von ca. 1000 WEA, mehr als 200000 Datensätze:
Statistik
Abhängigkeit der Kennwerte vom Betriebszustand (z. Bsp.: RMS über Drehfrequenz)
VDI 3834: Schritt 2 – Analyse von ca. 1000 CMS
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 220
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
data 2
cubic
y max
y mean
y median
y std
RMS über Drehfrequenz
Pegelverdopplung:
Teillast Volllast
CMS zeichnen Daten über
die gesamte Kennlinie auf
Richtlinie schreibt Messung unter
normalen Betriebsbedingungen
vor (> 20% der Nennleistung)
kumulierte Häufigkeit
absolute Häufigkeit
Boxplot
Bachmann Monitoring GmbH Seite 11
VDI 3834: Schritt 2 – Analyse von ca. 1000 CMS
Beschleunigung Geschwindigkeit
Bsp.: Datensätze von 10 verschiedenen WEA Typen
Grenzwerte: VDI3834 - grün, 97.7% - rot bzw. gelb (<27 Hz)
Bachmann Monitoring GmbH Seite 12
CMS und Kennwerte nach VDI 3834 WebMI
Bachmann CMS kann Kennwerte über eine interne Schnittstelle bereitstellen (SVI)
Diese Kennwerte können über OPC UA oder andere Feldbusse bereitgestellt werden
Demovisulisierung mit WebMI
Webbasierte Visualisierung ermöglicht Darstellung im Browser
Nutzbar auf Terminal vor Ort oder per Fernzugriff auf das CMS / die Steuerung
Bachmann Monitoring GmbH Seite 13
CMS und Kennwerte nach VDI 3834 WebMI
Bachmann stellt Widgets zur Verfügung
Diese können für eine individuelle Visualisierung genutzt werden.
Kunde kann seine Visualisierung anpassen
Bachmann Monitoring GmbH Seite 14
CMS und Kennwerte nach VDI 3834 SCADA
Bachmann Wind Power Scada (WPS) kann auf die Daten zugreifen und ins
SCADA System integrieren
Über Feldbus auch in andere Scada
Systeme integrierbar
in OSI / PI mit Hilfe des BachmannM1
Point Builders integrierbar