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Wind powerCondition Monitoring
CMSCondition Monitoring Systems (CMS) pour les Eoliennes
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Wind powerCondition Monitoring
Surveillance en ligne des vibrations des machines
Objectifs :
Surveillance permanente des machines
Réduction des coûts de maintenance
Augmentation de la disponibilité des machines
Planification de la maintenance
Analyse des causes des pannes en documentant les évènements
Prévention contre l'arrêt de production non planifié
Maintenance Conditionnelle selon la norme DIN 31051 "Fondements de la maintenance"
CMS
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Wind powerCondition Monitoring
Parties à surveiller sur une éolienne
Drive train (diagnosis)
Tower vibrations (safety)
Rotor blades (safety)
Motors and pumps (diagnosis)
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Wind powerCondition Monitoring
*Blade resonances lead to fatigue failures
<10%Rotor Blades*
11 %Main Bearing
23 %Generator
32 %Main Gearbox
Failure PercentageMechanical Component
Données fournies par l’ assureur Germanisher Lloyd
Risques de casse des éléments mécaniques d’une éolienne
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Wind powerCondition Monitoring
Economies réalisable sur un Multiplicateur
Coût lié à un Multiplicateur: Un nouveau multiplicateur coûte environ 160.000 €
Le délai moyen d’approvisionnement d’un multiplicateur est d’environ 6 mois
Coût nécessaire pour la location d’une grue mobile Transport : environ 30.000 € Coût journalier de la location: 4.000 €
Les avantages d’utiliser un système CMS : L’usure mécanique des éléments est détectée au bon moment.
Les coûts de réparation matériel sont bien moindre que les coûts de remplacement.
Les réparations sur la nacelle sont effectuées dès l’origine.
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Wind powerCondition Monitoring
Applications réalisables avec nos capteurs d ’analyse vibratoire
Rotor• Défaut d ’ajustement des
pales• Vieillisement, fissuration• Endommagements (par ex.
coup de foudre)
Multiplicateur• Usure, rupture de dents• Déport, excentricité de roues dentées
Roulements, arbres• Usure, défaut des bagues de
roulement et d'élémentsroulants
• Vieillisement, fissuration desarbres
Ajustement de la nacelle• Défaut d ’orientation de la
nacelle
Génératrice/accouplement réseau• Enroulements endommagés• Asymétries du rotor, rupture de
la barre• Surchauffe
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Wind powerCondition Monitoring
Principe de fonctionnement du système octavis
Protection permanente des machines
Diagnostic détaillé des machines (rotor, gearbox, génératrice)
Analyse des causes des pannes en documentant les événements
Enregistrement de l’historique et tendances (analyse origine de l’événement, enregistreur de collisions)
Enregistreur FFT (FFT: Fast Fourier Transformation)
Analyse fréquentielle et évaluation
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Wind powerCondition Monitoring
Possibilités techniques des produits efector octavis
Surveillance de l’état d'usure en temps réel et de l'histoire (diagnostic à long terme, mémorisation des tendances / mémoire FIFO avec les intervalles d’enregistrement réglables)
Sélection des fréquences de diagnostic pour le diagnostic des objets endommagés avec les méthodes suivantes :- Fast Fourier Transformation / FFT (par ex. balourd, fréquence d’engrainement …) - Analyse courbe d’enveloppe / HFFT (par ex. roulements, bandes latérales …)
Surveillance bande large des caractéristiques générales des vibrations (DIN ISO 10816)
Signaux d'alarme ou transfert de données à un niveau plus élevé pour la Maintenance (OPC, supervision, SCADA, SAP)
FastFourier Transformation
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Wind powerCondition Monitoring
Les signaux de Pré-alarme et d‘Alarme
Alarme
Pré-alarmePlage normale - OK
temps
Dét
ério
ratio
n
Le temps de réponse de 10 ms est atteint!
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Wind powerCondition Monitoring
Exemples de casses évitées grâce au système IFM Octavis
Couronne
Planétaire
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Wind powerCondition Monitoring
Exemples de casses évitées grâce au système IFM Octavis
Train parallèlegrande vitesse
Arbre fissuré
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Wind powerCondition Monitoring
ifm electronic competitorsOnline Diagnostics efector octavis
Diagnostic values with FFT analysis (FFT: Fast Fourier Transformation)
Diagnostic values with envelope curve analysis (HFFT)
Up to 7 (VE) or 24 (VSE) characteristics can be monitored in parallel
Characteristic values in the time domain (real time diagnosis)
DIN ISO 10816 characteristic values (real time diagnosis)
Observance of process conditions for diagnosis
Observance of process conditions for alarm
Machine protectionAlarms directly to the PLC (without PC software)
Differentiated alarms directly to the PLC
Real-time data acquisition
Trending / Root cause analysisInternal data recording with time stamp
Open data interface (e.g. for visualisation and databases)
YES partially NO
Avantages Techniques du système OCTAVIS
FFT Fast Fourier Transformation)Process conditions: e.g. performance and rotational speed
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Wind powerCondition Monitoring
Caractéristiques du produit : Interface Ethernet / interface OPC
Evaluation de max. 4 capteurs de vibrations (0 ... 10 mA) par électronique de diagnostic
Suivi de la vitesse de la vibration globale suivant norme ISO 10816
Jusqu'à 24 diagnostics en ligne, composés de 80 fréquences individuelles max.
Historique dans la mémoire interne de 30.000 valeurs dont horodatage (horloge temps réel)
2 entrées 0/4...20 mA ou impulsions 24 V pour les données process (par exemple la charge et la vitesse de rotation)
2 sorties d'alarme (PNP 100 mA) ou 1 x sortie alarme + 1 sortie analogique 0/4...20 mA
Utilisation de capteurs de vibrations type VSA001 jusqu'à +125 ° C
Accéléromètre VSA avec électronique de diagnostic séparée VSE0xx
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Wind powerCondition Monitoring
Caractéristiques du produit : Interface Ethernet / interface OPC
Evaluation de 4 capteurs de vibrations max. (0 ... 10 mA) par électronique de diagnostic
Suivi de la vitesse de la vibration globale suivant norme ISO 10816
Jusqu'à 24 diagnostics en ligne, composés de 80 fréquences individuelles max.
Histoire de la mémoire interne de 30.000 valeurs dont horodatage (horloge temps réel)
2 entrées 0/4...20 mA/0…10 V ou impulsions 24 V pour les données process (ex: charge et vitesse de rotation)
2 sorties d'alarme (PNP 100 mA) ou 1 x sortie alarme + 1 sortie analogique 0/4...20 mA/0…10 V
8 entrées/sorties (configurables) comme alarmes ou trigger (PNP 100 mA)
Accéléromètre VSA avec électronique de diagnostic séparée VSE1xx
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Wind powerCondition Monitoring
Caractéristiques du produit : Capteur compact de surveillance vibratoire
avec transmetteur et sortie alarme
Pour la protection permanente des machines
Surveillance permanente des vibrations selon la norme ISO 10816.
Sortie alarme avec seuil et temps de réponse réglables (PNP 500 mA)
Sortie analogique : signal 4...20 mA (4 mA = 0 mm/s; 20 mA = 25 mm/s) pour un affichage en salle de surveillance
LED de visualisation sur le capteur
Réglage facile avec les 2 anneaux permettant également de lire les réglages
Capteurs compacts de diagnostic vibratoire VK
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Wind powerCondition Monitoring
Caractéristiques du produit : Tout en un : capteur et électronique de diagnostic
(pas de nécessité de coffret électrique !)
LED d'affichage sur l'appareil.
Suivi de la vitesse de la vibration globale suivant norme ISO 10816.
Jusqu'à 5 diagnostics en ligne, comprenant les bandes fines de 20 fréquences max.
Historique / mémoire courbe de tendance dans le capteur (jusqu'à 2850 valeurs ou heures par objet)
2 sorties d'alarme (PNP 100 mA)
Transfert de données de diagnostic même sur de longues distances (RS485 / Profibus DP via passerelle)
Peut être utilisé comme un système mobile de mesure (analyseur)
Disponible en 2D/2G ATEX
Capteurs compacts de diagnostic vibratoire VE
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Wind powerCondition Monitoring
Binary and analoguealarm signals
Transfert en ligne des données de diagnostic vibratoire et mesures VSE
Wind turbine PLC
PLC
Router / switch
Diagnostic electronicsVSExxx
Vibration sensorsVSAxxx
Temperature sensor
Parameter setting
Further input signals
Binary and analoguealarm signals
Vibration sensorsVSAxxx
Parameter setting
Analogue load signal
Diagnostic electronicsVSExxx
Analogue speed signal
Inductive sensor for speed monitoring
Analogue load signal
CMS Condition Monitoring Systems
Data server with OPC server and visualisation
Optional data acquisition
Process control and planning level
Real Time Maintenance project implementation
Enterprise ResourcePlanning System, e.g. SAP
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Wind powerCondition Monitoring
Information on VSE recorder: Software for triggered recording of FFT spectrum in form of a file when alarm is exceeded.
Condition monitoring des parcs via VSE recorder software. Analyse détaillée des spectres FFT ou des enveloppes FFT
Service company for maintenance
Data evaluation from wind turbine PCs
Router / switchPossibility to save automaticallywhen triggered by:• status signal• time signal• analogue input signal
SCADA system (control system)
Wind park operator
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Wind powerCondition Monitoring
Condition monitoring des parcs via Ethernet / OPC interface
Information on processor performanceTo sample one value via OPC at a sampling rate of 1 sec takes 1 MHz processing power.Example: 2.4 GHz = 2400 values.
SCADA system (control system)
Wind park operator
Connection via OPC server E30114
Information on OPC server:The number of VSE units depends on the number of transmitted variables and the bandwidth of the network.
Router / switch
Service company for maintenance
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Wind powerCondition Monitoring
Vue d ’ensemble du parc
Possibilité d ’avoir une vue global de tous les parcs
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Wind powerCondition Monitoring
Vue d ’ensemble d ’une éolienne
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Wind powerCondition Monitoring
Vue précise des alarmes
1 500 rpm
58° C
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Wind powerCondition Monitoring
Données Techniques Seuils pour l’évaluation déjà intégrés au système
Diagnostic en ligne des vibrations à un excellent rapport performance / prix
Surveillance décentralisée des installations et des équipements intégrés dans la machine
Différents modèles : appareils compacts de terrain (modèle VK/VE) ou modules d’armoire (modèle VSE)
Pour un suivi de tendance, enregistrement intégré de toutes les valeurs de diagnostic (modèle VE/VSE)
Deux mesures de l’éolienne (La charge et la vitesse de rotation), peuvent être contrôlées et signalées si elles sont au-dessus ou en-dessous des valeurs limites. Elles peuvent être sauvegardées dans la mémoire de l'historique.
Sorties d'alarme TOR et analogique
Fonction de passerelle pour d’autres signaux process
Interface de données standard (OPC) pour l'intégration dans les systèmes de niveau supérieur (modèle VSE)
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Wind powerCondition Monitoring
Le bon produit pour chaque application
Paramètres souhaités But VK VE VSE
Vibration générale de la machine PROTECTION √ √ √
Enregistrement des tendances DOCUMENTATION x √ √
Diagnostic vibratoire DETECTION PRECOCE DE PANNE x x √
Compatibilité réseau SUPERVISION x x √
Modèles
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Wind powerCondition Monitoring
Pour la surveillance de l ’état des roulements et des organes mécaniques critiques (multiplicateur, générateur, etc.), un système de maintenance préventive conditionnelle est nécessaire. Le système d'ifm electronic - comportant le boitier électronique de diagnostique VSE0xx et les capteurs de vibration - VSA0xx peut être utilisé de façon universelle grâce à sa structure modulaire.
Surveiller le Multiplicateur, la Génératrice et l’Arbre lent
Electronique de diagnostique efector octavis VSE0xx & capteur de vibration VSA0xx :
Jusqu'à 4 capteurs de vibration raccordables à un boitier électronique de diagnostique
2 botiers électroniques et jusqu'à 8 capteurs de vibration peuvent surveiller une chaîne complète d'entraînement.
Connexion Ethernet TCP intégrée Mémoire interne des alarmes
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Wind powerCondition Monitoring
Condition Monitoring System “BASIC”pour géneratrice + multiplicateur + arbre lent
Characteristic data: online diagnosis + alarm message + trend recording
consisting of 4 vibration sensors VSA001 and 1 diagnostic electronics VSE002
1) monitoring bearing, converter 2) monitoring bearing, rotor 3) monitoring bearing, rotor shaft (end of gearbox) 4) monitoring rotor bearing 9) speed input (pulse, 4-20 mA) 10) load input (pulse, 4-20 mA) 11) alarm output (2 to 10 alarm outputs) 12) data interface TCP/IP 13) PC for configuration or data storage 14) diagnostic electronics VSEDiagnostic data:
ISO RMS, bearing state (BPFO, BPFI, BSF), cage frequency (FTF), a_peak, a_rms
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Wind powerCondition Monitoring
Condition Monitoring System “COMPLET”pour géneratrice + multiplicateur + arbre lent
Characteristic data: online diagnosis + alarm message + trend recording
consisting of 8 vibration sensors VSA001 and 2 diagnostic electronics VSE
1) monitoring bearing, converter 2) monitoring bearing, rotor 3) monitoring bearing, rotor shaft (end of gearbox) 4) monitoring rotor bearing 5)-8) vibration monitoring gearbox 9) speed input (pulse, 4-20 mA) 10) load input (pulse, 4-20 mA) 11) alarm output (2 to 10 alarm outputs) 12) data interface TCP/IP 13) PC for configuration or data storage 14) diagnostic electronics VSE
Diagnostic data: ISO RMS, bearing state (BPFO, BPFI, BSF), cage frequency (FTF), meshing, side-band analysis, a_peak, a_rms
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Wind powerCondition Monitoring
Des variations de vibration sur les pâles, causées par des fissures ou du givre, peuvent être détectées par nos capteurs de vibrations raccordés à nos boîtiers électroniques.
Surveiller les pâles avec des capteurs de vibration
Electronique de diagnostiqueefector octavis VSE002 & capteur
de vibration VSA001 : 1 capteur de vibration par pale
Diagnostique centralisé avec le boîtier électronique placé dans l'armoire électrique du rotor
Raccordement supplémentaire des détecteurs externes (TOR ou analogique)
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Wind powerCondition Monitoring
Surveiller les pompes et les moteurs en Périphérie
Il y a souvent des moteurs et des pompes dans la périphérie d'une éolienne qui doivent être surveillés. Ainsi, on doit contrôler l ’usure des roulements, le déséquilibre et la cavitation. Efector octavis offre une disponibilité optimale de l'installation grâce à un contrôle permanent de l ’ensemble. On peut aussi surveiller avec nos capteurs le désalignement, les engrenages et les ruptures de dents.
efector octavis VE1xxx : Exemple VE1001 ou VE1002
Détection d ’usure des roulements par analyse des fréquences
Jusqu'à 20 fréquences sélectionnables, niveaux des seuils réglable
Boîtier compact : capteurs, évaluation et diagnostic dans un seul et unique boîtier
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Wind powerCondition Monitoring
Intérêt à choisir ifm electronic
Produits de sa propre production avec des normes de qualité élevées Principal fournisseur des systèmes intégrés de surveillance des vibrations en
ligne Plus de 1.000 éoliennes équipées des systèmes Octavis à travers le monde Développement et production en Europe (Allemagne) Certification QS Contacts locaux compétents dans le monde entier Conseil, formation et de support dans le monde entier
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Wind powerCondition Monitoring
Retour d’ Expériences
Plus de 1.000 éoliennes équipées de CMS IFM (fin 2008)Pays : Espagne, France, USA, Allemagne
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Wind powerCondition Monitoring
Notre partenaire français pour la mise en œuvre et l’expertise CMS
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Wind powerCondition Monitoring
Autres produits IFM dans les éoliennes : Détecteurs inductifs
Détecteurs inductifs IFM & IGM : Exemple IFM204 ou IGM204
Très bonne résistance CEM (bonne résistance à la foudre)
Plage de température de -40oC à +85oC
Haut indice de protection IP67 / IP 69K
Tenue aux vibrations selon EN 60068-2-6 Fc
Tenue aux chocs permanents selon EN 60068-2-29 Eb
Afin d'éviter les surtensions, la vitesse de rotation du générateur doit se situer dans une plage déterminée. Les détecteurs inductifs ifm des séries IFM et IGM sont utilisés pour une détection fiable de la vitesse de rotation.
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Wind powerCondition Monitoring
La centrale hydraulique d ’une éolienne doit être contrôlée de manière précise et fiable.
Pour cela, on utilise des capteurs ou transmetteurs de pression , des capteurs de température et des sondes de Niveau électronique
Capteurs de pression PNxxxx : Exemple PN2 : 1 sortie de commutation
et une 2ème sortie sélectionnable TOR ou analogique avec tension 0...10 V ou courant 4...20 mA
Fonctionnement sans dérives pendant plus de 100 millions de cycles de pression
Affichage des valeurs réglées et mesurées sur un afficheur 4 digits à 10 segments
D'autres gammes de produits utilisables : PK, PP, PA
Autres produits IFM dans les éoliennes : Capteurs de pression, T°, niveau
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Wind powerCondition Monitoring
Nous contacter en France, téléphone 0820 22 30 01
Michel Astier – Agence de ParisResponsable Marché Eolien FrancePhone +33 1 41 67 80 80
Edil Alvarez - Agence du Bourget du LacChef de produit CMS Vibration Phone +33 4 79 96 40-25
Richard Vivent - Agence de NantesIngénieur CMS VibrationPhone +33 2 51 77 40 97
Daniel Chavoutier - Agence de Lyon Ingénieur CMS VibrationPhone +33 4 37 50 32 37
100 personnes en France