IoT-Implementierung segelt in Windkraft

Nordsee-Windparks kämpfen einige dramatische Schlachten, und es geht ihnen nicht um das Leben im Meer. Sie begannen mit dem Zusammenbruch von Deutschlands größten Turbinentragwerken nach 15 Wochen; Die vorausschauende Wartung hatte eine Laufzeit von 15 Monaten geplant. Das Ergebnis war eine katastrophale Wartungsrechnung und eine Überarbeitung der riesigen Rotorblätter, die der Schuldige zu sein scheinen:Sie haben die Turbine buchstäblich zu Tode geschüttelt, sagt Joseph Zulick von MRO Electric and Supply .

Ein Nordsee-Bauwerk verlor in diesem Jahr sein Hauptturbinengehäuse, was die Ingenieure zu der Feststellung veranlasste, dass alle 206 Einheiten dieser Größe im Meer möglicherweise untersucht und neu montiert werden müssen. Die Nordsee ist das stärkste Wind- und Strömungsgebiet, in dem riesige Turbinenparks in Schwierigkeiten geraten, aber auch andere Regionen haben Wartungsprobleme. (Siehe auch)

Die Rolle der vorausschauenden Wartung in der Konstruktionstechnik dieser Giganten springt jedes Mal, wenn ein Kunde Megawatt zum Gesamtkonzept der Farm hinzufügt, die Bedeutungsleiter nach oben. Die Überwachung von Windscherung, Temperatur im Meer/Luft, Windgeschwindigkeit, Drehmoment und Vibration sind nur noch die Spitze des Eisbergs. Jedes Design muss sofortige und frühe Warnungen über Lagertemperatur, Gehäuseintegrität und Verkabelung über und unter der Wasserlinie beinhalten.

Einbauen

In einem Artikel (1) über eine bessere vernetzte Wartung erläutert der Autor die Bedeutung redundanter Systeme in industriellen Netzwerken, die mit den entlegensten Strukturen wie Nordseeturbinen verbunden sind. Jeder Konstrukteur muss Frühwarnung, Sicherheit und Reaktionen wie Abschaltungen/Abschaltungen in neuen Turbinendesigns kombinieren. Wartungsstrategien wurden schon immer als Routinen konzipiert. Diese Routinen müssen stark verbessert werden, aber der aggressivere Ansatz besteht darin, eine aktive Warnvorrichtung hinzuzufügen.

Die besten Systeme kombinieren jetzt die Fähigkeit, die Leistung zu optimieren und den Wartungsbedarf besser vorherzusagen. Das System ist schnell und leistungsstark. „Die einzigartige Fähigkeit der Plattform, Terabyte an Daten mit Reaktionszeiten von unter einer Sekunde zu analysieren, verbessert unsere Fähigkeit, einen signifikanten Wert aus unseren IoT-Anwendungen zu generieren“, heißt es in dem Artikel. Jede Windturbine, die im Rahmen dieser Studie in Betrieb ist, verfügt über mehr als 150 Sensoren, die Geschwindigkeit, Wetter, Vibration und Beschleunigung (Verzögerung) überprüfen.

Ein weiteres Beispiel für Premium-Fähigkeit ist ein System, das für extreme Wetteranfälligkeit entwickelt wurde und nicht nur Vorhersagedaten sofort analysiert, sondern auch einen ausfallsicheren Betrieb einleitet, bevor ein Notfall eintritt. IoT-Designer, die den zuverlässigsten Informationstransfer anstreben, müssen erkennen, dass Unwetter verschiedene Kommunikationssysteme lahmlegen kann; manchmal ist eine fest verdrahtete Verbindung der einzige Weg. In diesem Fall könnte eine robuste kabelgebundene Verbindung, die entlang des Hauptübertragungskabels verläuft, WLAN und Satellit außer Kraft setzen.

Als Ausfallsicherung könnte dieser Notfallplan Fehlkommunikationen zwischen Maschinen wie Absperrungen und Reduzierstücken reduzieren oder beseitigen. Dies könnte auch Schäden an Maschinen verhindern, die anfällig für stark wechselnde Winde sind.

Intelligente Software

Das Netzwerk für extreme Umgebungen muss in beide Richtungen funktionieren. Es muss vom Sensor oder der Sonde durch den geschützten Mainframe zum Standort der Notfallplatine übertragen werden. Die daraus resultierende Entscheidung über eine Abschaltung muss über dasselbe oder ein anderes Netzwerk zurück übertragen werden. Bei starken Wetteränderungen kann die Reaktion auf Überhitzung oder Bruch eine Abschaltung oder Verlangsamung sein.

Bei jedem Vorfall gilt:Je mehr Daten gesammelt werden können, desto besser kann das Netzwerk „lernen“, wie es weitergeht und wie nicht. Maschinelles Lernen, bei dem die Sicherheit der Ausrüstung oberste Priorität hat, passt sich den Umständen an.

Windparks sind ein hervorragendes Beispiel für vernetzte Maschinen, die unabhängig arbeiten können, bis etwas schief geht. Systeme des maschinellen Lernens können dazu beitragen, die Auswahl der Betreiber zu verfeinern und die Notwendigkeit zu beseitigen, das System vollständig oder sogar eine einzelne Turbine herunterzufahren. Wenn die Lernaspekte eines Netzwerks mit robusteren, redundanten Systemen kombiniert werden, arbeiten sie zusammen, was das Lernen ermöglicht schneller und effizienter.

Ein Beispiel ist die Entwicklung von Siemens (2) Entwicklung von SIMATIC Computing, die das Unternehmen als „Kernkomponente von Totally Integrated Automation“ bezeichnet. Diese Technologie bringt den Turbinenpark näher an die automatische Produktion und vor allem an die Selbstregulierung aus Sicherheitsgründen.

Größe spielt keine Rolle

Die Lehren aus Tracking- und Fehlerbehebungssystemen, die Hunderte von Kilometern in einem wütenden Meer liegen, werden bei der Planung der Sicherheit in kleineren Turbinenparks im Maßstab von städtischen oder kommunalen Stromnetzen hilfreich sein. Die meisten Versorgungsunternehmen haben Pläne für Wind- und Solarenergie, machen sich aber immer noch Sorgen um Kosten, Sicherheit und Support.

Designs für die nächste Generation von Turbinen werden skalierbar sein, so wie die Farm heute skalierbar ist. Innerhalb eines einzelnen Turbinensystems wird es die Möglichkeit geben, maschinelles Lernen und IoT zu nutzen, um sich selbst auf seine effizienteste Nutzung zu skalieren, einschließlich des Herunterfahrens oder des automatischen Sendens seines Stroms an einen Batteriestandort.

Es gibt viele Beispiele für Unternehmen, die heute für die Zukunft planen. Länder, die vor einigen Jahren noch weniger besorgt über die Entwicklung von Wind- und Solarenergie schienen, investieren jetzt stark. Ein Beispiel ist die Türkei, die in den letzten 11 Jahren 12 Milliarden US-Dollar (10,28 Milliarden Euro) in Windkraftanlagen investiert hat. (3) Die erzeugte Leistung des Landes betrug im Jahr 2007 146 Megawatt; Im vergangenen Jahr erzeugten die Windparks 6.500 Megawatt, heißt es in dem Bericht. In einer Branche, die sich in 11 Jahren um das 50-fache vervielfacht hat, sind Wartung und bessere Überwachung unerlässlich.

Die Türkei ist bei weitem nicht die einzige, die Windkraft um das Zehnfache steigert. Die vernetzte Welt wird mit Energie betrieben; auch die energie der zukunft wird vernetzt sein. Wind kann einen sehr großen Anteil an diesem Bild haben, wenn die Hardwarehersteller garantieren können, dass auch ihre Anforderungen an drahtlose elektronische Instrumente erfüllt werden.

Der Autor dieses Blogs ist Joseph Zulick-Autor und Manager bei MRO Electric and Supply