Ertragssteigerung und neue Servicekonzepte durch intelligente Lasterfassung am Getriebe Dr. Andreas Vath Matthias Vittinghoff
ZF Wind Power
Agenda ■ Unternehmensdaten, ZF Gruppe & ZF Wind Power
■ Lasterfassung am Getriebe - Dynamic Load Monitoring
■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen
■ ZF Fertigung & Service
■ Service Portfolio
■ Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
The ZF Group – An OverviewZF Gruppe 2016
2016
Umsatz €35,2 Milliarden
Mitarbeiter (Ende 2016) 136.820
Investitionen €1,2 Milliarden
Forschung & Entwicklung €2 Milliarden
ZF Gruppe - Unternehmensdaten
ZF Gruppe
Car Powertrain Technology
Car ChassisTechnology
Commercial VehicleTechnology
Industrial Technology
E-Mobility ZF Aftermarket
Off-Highway Systems Test Systems Special Driveline Technology Marine Propulsion Systems Aviation Technology Industrial Drives Wind Power Technology
Active & Passive Safety Technology
seit 1979 im Windgegründet 1923
seit 1985 im Windgegründet 1795 (Rexroth)
seit 2007 im Windgegründet 1915 2011 2015
ZF Wind Power
Weltweit installierte Basis
100GW davon im 3 MW-Segment > 10,000 MW
> 55.000 Getriebe
ZF Wind Power
Agenda ■ Unternehmensdaten, ZF Gruppe & ZF Wind Power
■ Lasterfassung am Getriebe - Dynamic Load Monitoring ■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen
■ ZF Fertigung & Service
■ Service Portfolio
■ Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
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Nennleistung
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Aktuelle Situation
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Hohe Wind-turbulenzen
Mit individueller Lasterfassung im Antriebsstrang
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Zulässige Belastung
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Höherer Energieertrag
ohne Risiko
Risiko für Frühausfälle
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Eine nachweißlich geringere Belastung im Antriebsstrang bedeutet auch geringe Lasten für Blätter, Gondel, Turm, Fundament, ….
Motivation für die intelligente Lasterfassung am Getriebe
Das Windgetriebe als Intelligentes Mechanisches System
Datenauswertung und Kommunikation zu ■ Turbinensteuerung (Echtzeit) ■ Cloud: Predictive Maintenance
Essentielle Betriebsparameter
■ Drehmoment
■ Drehzahl
■ Temperatur
■ Schmierung
DSL, LTE
Cloud Service für die Bereitstellung der historischen Daten und Trends ■ Automatische Erkennung von Unregelmäßigkeiten ■ Lebensdauerberechnung ■ Monitoring Informationen
Sensor Netzwerk ■ Körperschall ■ Ölparameter
Vorteile für OEM und Betreiber ■ Optimierung der Anlagenperformance ■ Minimierung der Betriebskosten
■ Reduzierung der Belastung und Verschleiß ■ Zustandsabhängige Wartung
■ Reduzierung der Stromgestehungskosten
Getriebeintegrierte Lösung▪ Komplett geschützt und
wartungsfrei▪ Optimale Genauigkeit durch
Kalibrierung auf dem Prüfstand
Bestimmung der Wellenpositionen auf ein paar µm genau
Drehmoment =
Verdrehung * Steifig
keit
Messprinzip
Nachrüstlösung auf bestehenden Anlagen▪ Individuell Anpassung an
bestehenden Antriebsstrang möglich
▪ Hohe Messgenauigkeit durch automatischen Kalibrierungsprozess
▪ Einfache Installation
Lasterfassung am Getriebe
Gearbox Configuration
Gearbox Overview
Full Load Hours
Consumed Lifetime Calculation
Gearbox Load Status
Consumed Lifetime of Bearings Consumed Lifetime of Gears
Consumed Lifetime of Bearings Consumed Lifetime of Gears
Cloud Visualisierung “Gearbox Load Status”
Cloud Visualisierung der Lagerlebensdauer
Cloud Visualisierung “Drive Train Performance Status”
Gearbox Overview
Drive Train Dynamics
Torque, Speed and Power Analysis
Torque Frequency Analysis Speed Frequency Analysis
Torque Order Analysis Speed Order Analysis
Drive Train CharacteristicsDrive train Dynamics
Gearbox Performance Status
Drive Train Performance Status mit hoher Dynamik
Drehmoment
Drehzahl
Generatorleistung
Cloud Visualisierung “Drive Train Performance Status”
Gearbox Overview
Drive Train Dynamics
Torque, Speed and Power Analysis
Torque Frequency Analysis Speed Frequency Analysis
Torque Order Analysis Speed Order Analysis
Drive Train CharackterisicsDrive train Dynamics
Gearbox Performance StatusGearbox Overview
Drive Train Dynamics
Torque, Speed and Power Analysis
Torque Frequency Analysis Speed Frequency Analysis
Torque Order Analysis Speed Order Analysis
Drive Train CharackterisicsDrive train Dynamics
Gearbox Performance Status
Drive Train Performance Status mit geringer Dynamik
Drehmoment
Drehzahl
Generatorleistung
ZF Wind Power
Agenda ■ Unternehmensdaten, ZF Gruppe & ZF Wind Power
■ Lasterfassung am Getriebe - Dynamic Load Monitoring
■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen ■ ZF Fertigung & Service
■ Service Portfolio
■ Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
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Get
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Man
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Last- erfassung
Intelligentes Getriebe
Öl-qualitä
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Optimierung auf Basis der Antriebsstrangdynamik
Vorteile
• Ertragssteigerung auf Basis der real gemessenen Lasten im Antriebsstrang für jede individuelle Windenergieanlage
• Lasten messen ! Lasten reduzieren ! Schäden vermeiden
• Optimierung der Wartungs- und Instandhaltungskosten durch bedarfsgerechte WartungszyklenKörper-
schall
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Get
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ce
Man
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ent
Last- erfassung
Intelligentes Getriebe
Öl-qualitä
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Performance und Service Optimierung auf Basis der Antriebsstrangdynamik
Körper- schall
Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen
■ Stahlband mit Sensorschnittstelle an der Hauptwelle ■ Sensorträger am Hauptlagergehäuse (oder Hauptrahmen) montiert
■ Stahlband mit Sensorschnittstelle an Schrumpfscheibe ■ Sensorträger am Hauptrahmen oder Getriebe montiert
■ Stahlband mit Sensorschnittstelle an der Abtriebswelle (HSS)
2. Nachrüstung am Triebstrang
1. Nachrüstung am Neu- oder bei ZF repariertem Getriebe im Werk
ZF Wind Power
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■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen
■ ZF Fertigung & Service ■ Service Portfolio
■ Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
ZF Fertigung & Service
Tanjin & Bejing, CHN
7,700 MW2.0 - 8.0 MW
4,000 MW0.8 - 3.0 MW
4,000 MW1.5 - 3.0 MW
2,000 MW2.0 MW
Witten, DE & Lommel, BE
Vernon Hills, US
Coimbatore, India
Max. Kapazität pro Jahr Produkt Umfang - Fertigungsfähigkeit
Service Headquarters in Witten / DE ■ Reparatur Kapazität: 400 #/Jahr
■ Reparatur & Test Kapazität: 8MW
ZF Wind Power
Agenda ■ Unternehmensdaten, ZF Gruppe & ZF Wind Power
■ Lasterfassung am Getriebe - Dynamic Load Monitoring
■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen
■ ZF Fertigung & Service
■ Service Portfolio ■ Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
Service Portfolio
Neu- & aufbereitete Getriebe ZF und nicht-ZF (Multibrand)
Work shop Reparaturen ZF und nicht-ZF (Multibrand)
Uptower Reparaturen & Ersatzteile
Triebstrang & Hauptlager
Dynamic Load Monitoring
Engineering Support & Upgrades
Service
Helpdesk
Weltweiter Fieldservice
Service Portfolio
Getriebe Service weltweit ■ Getriebe für verschiedene Turbinenhersteller
verfügbar
■ ZF und nicht-ZF Getriebereparaturen (Multibrand)
■ Austausch-& Reparaturmodelle von Getrieben
■ Ersatzteile
■ Uptower Reparaturmöglichkeiten an den verschiedenen Getrieben
■ Endoskopien und Getriebediagnosen
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■ Dynamic Load Monitoring – Service Lösungen
■ ZF Fertigung & Service
■ Service Portfolio
■ Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
1. Modell: Allgemeiner Getriebe Pool ■ Getriebe für verschiedene Turbinenhersteller
ab Lager verfügbar
■ Neu- und wiederaufbereitete Getriebe
■ Einlagerung in klimatisierter Umgebung, Konservierung und Wartung
■ Alle Getriebe inklusive Volllast Test
■ ZF kann eine Verfügbarkeitsgarantie für ein Getriebe garantieren, das für einen Turbinentyp erforderlich ist, der innerhalb eines bestimmten Zeitraums (z. B. 3-5 Werktage) an den Standort des Kunden / Windpark geliefert wird
■ ZF und Kunde vereinbaren mit einer bestimmten Menge von für den Kunden bestimmten Getrieben einen Austausch-Pool ■ Sobald ein Getriebe Wechsel erforderlich ist, kann ZF aus dem Tauschpool liefern ■ Der Kunde sendet dann das defekte Getriebe zur Instandsetzung an ZF ■ ZF wird die Reparatur auf Basis der Standard-Vorlaufzeiten für jeden Getriebetyp durchführen ■ Nach durchgeführter Reparatur wird ZF dieses Getriebe in den von ZF für den Kunden geführten Tauschpool liefern und die
Tauschschleife wird gestartet
■ Preismodell: – Neugetriebe Preis: Anfänglich zum Starten des Pools und nur dann relevant, wenn das defekte Getriebe aufgrund von
Schäden oder aus wirtschaftlichen Gründen nicht repariert werden kann – Reparaturgetriebe Preis: ZF übernimmt das Risiko der Schadensklasse des defekten Getriebes, solange es reparabel ist
und bietet für das generalüberholte Getriebe einen Festpreis an
2. Modell: Verfügbarkeitsgarantie durch kundenspezifischen Getriebepool
Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
■ Sinnvoll bei präventivem Getriebewechsel, um Reparaturkosten deutlich zu senken
■ Fest definierte Reparaturpreise, kundenseitig fest kalkulierbar
■ ZF- & Fremdgetriebe-Reparaturen
■ Gilt nur in Verbindung mit einem Rahmenvertrag
3. Modell Reparaturkonzept: Beispiel für Vestas V80/V90 Getriebe
Austausch- & Reparaturmodelle für Getriebe
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Ertragssteigerung und neue Servicekonzepte durch intelligente Lasterfassung am GetriebeDr. Andreas Vath Matthias Vittinghoff