-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung eines Getriebes einer dieses Getriebe und mindestens einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Windenergieanlage. Bei dem Getriebe wird mindestens eine Partikelkenngröße von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln, insbesondere die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art dieser Partikel, durch Messung an mindestens einer Getriebeposition im Getriebe und/oder durch Flüssigkeitsentnahme an mindestens einer Getriebeposition im Getriebe und anschließender Messung der in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikel in einem Pfad des Getriebeflüssigkeitskreislaufs ermittelt. Die Erfindung geht weiterhin aus von einem entsprechenden Computerprogrammprodukt, einem entsprechenden Überwachungssystem zum Überwachen einer ein Getriebe und einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Windenergieanlage und einer entsprechenden Windenergieanlage.
-
Ein derartiges Verfahren ist als Verfahren zur Überwachung des Getriebeverschleißes und zum Erkennen von Abnutzungserscheinungen innerhalb des Getriebes einer Windenergieanlage (WEA) bekannt. Weiterhin können mittels eines solchen Überwachungsverfahrens auch Meldungen und/oder Gegenmaßnahmen automatisch generiert und eingeleitet werden.
-
In vielen Windenergieanlagen wird die Rotation des Rotors über ein Getriebe an einen Generator weitergeleitet. Dabei wirken auf das Getriebe der Windenergieanlage starke Momente, die zu Verschleiß und Abrieb an beweglichen Bauteilen des Getriebes führen. Vor allem die bei extremen Windböen auf das Getriebe einwirkenden Momente können zu schwerwiegenden Getriebeschäden führen. Für einen einwandfreien und sicheren Betrieb der Windenergieanlage ist es somit notwendig zu überwachen, dass sich das Getriebe in einem ordnungsgemäßen und betriebsbereiten Zustand befindet und der Verschleiß nicht zu Schäden im Getriebe fuhrt, die sicherheitsrelevant sind oder zu unnötigen Stillstandzeiten der Windenergieanlage führen.
-
Die
DE 10 2008 048 956 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen eines Getriebes einer Windenergieanlage mit einem Getriebeflüssigkeitskreislauf, bei dem die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln durch Messung bestimmt wird. Bei Überschreiten wenigstens eines, insbesondere ersten, Grenzwertes durch einen Messwert wird eine Statusmitteilung erzeugt und/oder ein Betriebsparameter der Windenergieanlage verändert. Die
DE 603 11 271 T2 beschreibt eine Überwachungs- und Datenverarbeitungseinheit für Windräder und ein System zur vorbeugenden Wartung von Windkraftanlagen. Die
DE 103 43 457 B3 zeigt eine Vorrichtung zur Partikelmessung in einem Fluidstrom mit einem Partikelzähler. Die
DE 10 2006 005 956 A1 beschreibt eine Vorrichtung um Detektieren von Partikeln in einem Fluidstrom.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Überwachungsverfahren und ein Überwachungssystem anzugeben, die eine genauere Überwachung erlauben.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Bei den erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren ist vorgesehen, dass weiterhin mindestens eine Betriebskenngröße ermittelt wird, mittels derer ein aktueller Betriebszustand der Windenergieanlage und/oder des Getriebes zum Zeitpunkt der mindestens einen Messung bestimmt wird und wobei eine Bewertung der mindestens einen Messung der in Abhängigkeit des so bestimmten Betriebszustands erfolgt. Das Getriebe ist bei einer Windenergieanlage in der Regel zwischen den Rotor und den Generator zwischengeschaltet. Die Getriebeflüssigkeit ist ein Getriebeschmiermittel und/oder Getriebekühlmittel. insbesondere ein Getriebeöl. Zumindest einige der für das Überwachungsverfahren interessante Betriebskenngrößen, wie zum Beispiel die Drehzahl n des Rotors und/oder die abgegebene Leistung P des Generators der Windenergieanlage, werden bei Windenergieanlagen im Zusammenhang mit der Regelung der Anlage sowieso schon ermittelt. Mittels der in die Überwachung eingehenden Betriebskenngrößen kann zumindest grob zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen unterschieden werden. Mit dem Wissen um den aktuellen Betriebszustand beziehungsweise um den aktuellen Betriebspunkt der Windenergieanlage und/oder dessen Getriebes kann aus dem Messergebnis oder den Messergebnissen eine wesentlich exaktere Verschleiß- und Abriebanalyse erfolgen.
-
Neben der Ermittlung von Partikelkenngrößen der in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikel hat der Partikeldetektor in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zumindest eine der weiteren Funktionen: Sammeln von Partikeln (zum Beispiel durch Erzeugung von Magnetfeldern) und/oder Bewerten der Partikelgeometrie (in Bezug auf Verschleiß, Pitting, etc.).
-
Die Begriffe aktueller Betrieb, aktueller Betriebszustand, etc. sind im Zusammenhang mit der Erfindung bei einer Windenergieanlage und deren Getriebe mit den sich in der Regel ständig ändernden Betriebsparametern und dem damit verbundenen Betriebspunkt, in dem sich die WEA bzw. deren Getriebe aktuell befindet, verbunden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Messungen von in der Getriebeflüssigkeit unterschiedlicher Getriebepositionen enthaltenen Partikeln durchgeführt werden, wobei die Messungen gewichtet in die Bewertung eingehen. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass diese Gewichtung in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand gewählt wird. Diese Gewichtung schließt insbesondere auch solche Gewichtungen ein, bei denen zum Beispiel die in einem der möglichen Betriebszustände ermittelten Ergebnisse an zumindest einer Getriebeposition unberücksichtigt bleiben. Der entsprechende Gewichtungsfaktor wäre also Null.
-
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass ein die Partikel verursachender Verschleißort im Getriebe durch Auswertung der Vielzahl von Messungen lokalisiert wird beziehungsweise mehrere die Partikel verursachende Verschleißorte im Getriebe durch Auswertung der Vielzahl von Messungen lokalisiert werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungsform (laminare Strömung oder turbulente Strömung) der Strömung der Getriebeflüssigkeit im Betrieb in mindestens einer ersten der Getriebepositionen mittels mindestens einer strömungstechnischen Struktur gezielt abweichend von der Strömungsform der Strömung der Getriebeflüssigkeit im Betrieb in mindestens einer zweiten der Getriebepositionen gehalten wird. Die Struktur ist beispielsweise ein Leitblech oder ähnliches.
-
Insbesondere ist vorgesehen, dass vorhandene Strömungen gezielt genutzt werden oder/und Strömungen gezielt beeinflusst oder erzeugt werden. Laminare Strömungen werden zum Beispiel durch Leitbleche definiert zu der entsprechenden Getriebeposition geleitet. Alternativ oder zusätzlich werden die laminaren Strömungen durch Leitbleche abgehalten sich abzulösen, damit die Getriebeposition erreicht wird. Totbereiche die durch abgelöste laminare und turbulente Strömungen entstehen werden definiert als Getriebeposition genutzt. Die Ablösung der Strömung bzw. die Bildung von Totbereichen wird zum Beispiel gezielt durch Leitbleche erzeugt. Durch beliebige geformte Leitbleche lassen sich die Strömungsgeschwindigkeiten regulieren. Des Weiteren können Strömungsgeschwindigkeiten gezielt durch den Getriebeflüssigkeitskreislauf geändert werden.
-
Durch die gezielte Nutzung und/oder Beeinflussung der Strömung kommt es zu Ansammlungspunkten von Partikeln im Getriebe. Entsprechend dem Totbereich, der unterschiedlichen Strömungsart und Strömungsgeschwindigkeit werden Sammelstrukturen wie zum Beispiel Mulden im Getriebegehäuse oder Auffangbleche befestigt um Partikel anzusammeln. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Getriebeflüssigkeit im Betrieb in mindestens einer der Getriebepositionen höher ist als in mindestens einer anderen der Getriebepositionen, wie in der anderen Getriebeposition. Durch beliebige geformte Leitbleche oder andere Strukturen lassen sich die Strömungsgeschwindigkeiten regulieren. Des Weiteren können Strömungsgeschwindigkeiten gezielt durch den Getriebeflüssigkeitskreislauf geändert werden.
-
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine der Getriebepositionen in einer im Getriebe ausgebildeten Sammelstruktur zum Ansammeln von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln ausgebildet. Entsprechend dem Totbereichen, der unterschiedlichen Strömungsarten und Strömungsgeschwindigkeit werden Sammelstrukturen wie zum Beispiel Mulden im Gehäuse oder Auffangbleche befestigt um Partikel anzusammeln.
-
Mit Vorteil ist die mindestens eine der Betriebskenngrößen aus der Gruppe der folgenden Betriebskenngrößen gewählt:
- – Drehzahl am Eingang des Getriebes,
- – Drehmoment am Eingang des Getriebes,
- – Leistung eines Generators der Windenergieanlage,
- – Windgeschwindigkeit im Bereich eines Rotors der Windenergieanlage,
- – Umgebungstemperatur des Getriebes,
- – Anzahl der bisherigen Bremsprozeduren zum Bremsen des Rotors,
- – Betriebsstunden des Getriebes und/oder Generators,
- – Getriebeflüssigkeitstemperatur,
- – Serviceintervalle,
- – Volumenstrom in der Flüssigkeitspumpe und
- – Körperschallschwingungen vom Getriebe.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass neben der mindestens einen Partikelkenngröße weiterhin auch mindestens eine chemische und/oder physikalische Eigenschaft und/oder ein chemischer und/oder physikalischer Zustand der Getriebeflüssigkeit detektiert wird. Dies schließt auch Größen wie die relative Feuchte, die relative Dielektrizitätskonstante, die Leitfähigkeit und die Temperatur der Getriebeflüssigkeit ein.
-
Bevorzugt werden mehrere Betriebskenngrößen ermittelt, mittels derer der aktuelle Betriebszustand der Windenergieanlage und/oder der aktuelle Betriebszustand des Getriebes zum Zeitpunkt der Messung beziehungsweise der Messungen bestimmt wird.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Getriebeflüssigkeitskreislauf einen Partikelfilter aufweist und eine Bewertung der Messungen auch in Abhängigkeit eines aktuellen Beladungszustands des Partikelfilters erfolgt.
-
Vorteilhafterweise findet die mindestens eine Messung im Getriebeflüssigkeitskreislauf stromaufwärts des Partikelfilters statt. Insbesondere findet die mindestens eine Messung innerhalb eines Getriebegehäuses statt.
-
Insbesondere wird in Abhängigkeit von der Bewertung eine Meldung ausgegeben und/oder die Drehzahl reduziert oder erhöht und/oder ein Strömungsverlauf der Getriebeflüssigkeit im Getriebeflüssigkeitskreislauf gesteuert und/oder geregelt.
-
Die Meldung ist zum Beispiel eine Warnmeldung an den Betreiber der Windenergieanlage beziehungsweise eine Leitwarte, aus der der Betrieb der Windenergieanlage überwacht wird. Abhängig von der Warnmeldung lassen sich Betriebsparameter wie zum Beispiel das Generatormoment und die Generatordrehzahl ändern oder eine Bremsprozedur durch Änderung eines Rotorblatteinstellwinkels (ein „aus dem Wind drehen” der Rotorblätter eines Rotors der Windenergieanlage) und/oder durch eine mechanischen Bremse einleiten. Die Steuerung und/oder Regelung des Strömungsverlaufs der Getriebeflüssigkeit im Getriebeflüssigkeitskreislauf ist beispielsweise ein Zu- oder Abschalten von Bypass-Strömungspfaden, etc.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogrammprodukt, das ausgebildet ist, um ein vorstehend genanntes Verfahren zur Überwachung eines Getriebes einer dieses Getriebe und einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Windenergieanlage auszuführen.
-
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem zum Überwachen eines Getriebes einer dieses Getriebe und mindestens einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Windenergieanlage weist mindestens einen Partikeldetektor, mindestens eine Einrichtung zur Ermittlung von einer Betriebskenngröße und eine Auswerte- und/oder Steuer- und/oder Regelvorrichtung auf. Dabei umfasst die Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung bevorzugt eine Datenverarbeitungseinrichtung und ist zur Durchführung eines vorstehend genannten Überwachungsverfahrens mittels dieser Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist insbesondere eingerichtet, das Verfahren mittels des Computerprogrammprodukts durchzuführen. Der Partikeldetektor ist ein Detektor zur Ermittlung mindestens einer Partikelkenngröße, insbesondere der Anzahl und/oder der Größe und/oder der Art von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln, durch Messung. Insbesondere sind mehrere Messpositionen vorgesehen.
-
Im einfachsten Fall ist der mindestens eine Partikeldetektor in einer zugeordneten Messposition innerhalb des Getriebeflüssigkeitskreislaufs angeordnet. In diesem Fall ist an der Messposition oder jeder der Messpositionen ein Partikeldetektor vorgesehen.
-
Alternativ oder zusätzlich zu diesem Fall ist vorgesehen, dass mindestens ein zuschaltbarer Pfad des Getriebeflüssigkeitskreislaufs mindestens eine der Getriebepositionen mit dem mindestens einen Partikeldetektor strömungstechnisch verbindet, wobei ein Ventil in diesem Pfad zum Zu- und Abschalten dieses Pfades von der Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung über eine signaltechnische Verbindung ansteuerbar ist. Mittels dieser signaltechnischen Verbindung gibt die Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung zu dessen Ansteuerung (auf/zu) Steuerbefehle an das Ventil.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Getriebepositionen in einer im Getriebeflüssigkeitskreislauf ausgebildeten Sammelstruktur zum Ansammeln von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln ausgebildet.
-
Schließlich betrifft die Erfindung eine Windenergieanlage mit einem einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Getriebe und einem vorgenannten Überwachungssystem.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Windenergieanlage mit Getriebe, Getriebeflüssigkeitskreislauf und einem Überwachungssystem zum Überwachen des Getriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
-
2 ein Getriebe in detaillierter Schnittdarstellung und darin eingezeichneten Getriebepositionen, aus denen für Messungen Getriebeflüssigkeit entnommen wird und
-
3 das in 2 gezeigte Getriebe, ein entsprechender Getriebeflüssigkeitskreislauf und ein Überwachungssystem zum Überwachen des Getriebes gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
In 1 ist schematisch ein Triebstrang 10 einer Windenergieanlage (WEA) 12 dargestellt. Der Triebstrang umfasst einen Rotor 14 mit Rotorwelle 16, eine Getriebeeinrichtung 18 mit einem Getriebe 20 und einem Getriebeflüssigkeitskreislauf 22, sowie einen Generator 24 mit Generatorwelle 26. Dabei ist die Rotorwelle 16 über das Getriebe 20 an die Generatorwelle 26 des nachgeschalteten Generators 24 angeschlossen. Die Getriebeflüssigkeit im Kreislauf 22 ist ein Getriebeöl zur Schmierung und zur Kühlung der bewegten Teile im Getriebe 20. Der Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 weist ein Leitungssystem 28 für die als Getriebeöl ausgebildete Getriebeflüssigkeit, eine als Ölpumpe ausgebildete Flüssigkeitspumpe 30 und einen Partikelfilter 32 auf. Ein Flüssigkeitsreservoir oder eine (Öl-)Wanne sind nicht dargestellt, können aber vorhanden sein. Im gezeigten Beispiel der 1 ist zwischen der Flüssigkeitspumpe 30 und dem Partikelfilter 32, in dem Verschleißpartikel aus dem Getriebe 20 aus dem Kreislauf 22 herausgefiltert werden, ein Partikeldetektor (Partikelzähler) 34 angeordnet, in dem Partikel im Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 gezählt werden, bevor sie aus dem Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 mittels des Partikelfilters 32 herausgefiltert werden. Das Getriebe 20 selbst bildet einen Teil des Getriebekreislaufs 22, wobei die Getriebeflüssigkeit an mindestens einer Getriebeposition 36 aus dem Getriebe 20 entnommen und dem Rest des Getriebekreislaufs übergeben wird. Der im Rest des Getriebekreislaufs 22 angeordnete Partikeldetektor 34 kann der einzige Partikeldetektor oder einer unter vielen Partikeldetektoren 34 sein, der/die die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art der Partikel an einer einzelnen oder an unterschiedlichen Getriebepositionen im Getriebe 20 bestimmt/bestimmen. Details dazu sind insbesondere den 2 und 3 zu entnehmen.
-
Der Begriff „Getriebeposition” bezieht sich hier nicht unbedingt auf den Ort, an dem die eigentliche Messung stattfindet (also den Messort), sondern auf die Position innerhalb des Getriebes 20, aus der eine Flüssigkeitsprobe entnommen wird, bei der mittels des Partikeldetektors 34 die Partikeldaten bestimmt werden. Die Getriebeposition 36 kann dabei mit dem Messort zusammenfallen, die Getriebeposition 36 kann aber auch ein Entnahmeort sein, von dem aus die Getriebeflüssigkeitsprobe zum Messort innerhalb des Rests des Getriebekreislaufs 22 transportiert wird.
-
Der Partikeldetektor 34 ist insbesondere ein induktiver Partikelzähler. Mittels dieses induktiven Partikelzählers werden die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art von metallischen bzw. magnetisierbaren Partikel durch induktive Messung bestimmt. Alternativ kann auch ein optischer Partikeldetektor oder eine Kombination eines oder mehrerer optischer und induktiver Partikeldetektoren vorgesehen sein. Die Messdaten des Partikeldetektors 34, die entweder ein digitales oder ein analoges Signal sein können, werden über eine gestrichelt dargestellte Datenleitung 38 an eine Auswertevorrichtung 40 übermittelt.
-
Mittels entsprechender Einrichtungen wie zum Beispiel Messeinrichtungen (in 3 gezeigt), werden Betriebskenngrößen (Drehzahl n, Generatorausgangsleistung P, Getriebeflüssigkeitstemperatur T, etc.) der Windenergieanlage 12 und/oder des Getriebes 20 ermittelt, mittels derer ein aktueller Betriebszustand der Windenergieanlage 12 und/oder des Getriebes 20 zum Zeitpunkt der Messung des Partikeldetektors 34 bestimmt werden kann. Die Daten der Betriebskenngrößen n, P, T werden als digitales oder analoges Signal über eine gestrichelt dargestellte Datenleitung 42 ebenfalls an die Auswertevorrichtung 40 übermittelt. Aus diesen Betriebskenngrößen oder einem Teil dieser Betriebskenngrößen bestimmt die Auswertevorrichtung 40 ein aktueller Betriebszustand der Windenergieanlage 12 und/oder des Getriebes 20 zum jeweiligen Zeitpunkt der Messung der Messdaten des Partikelsensors 34. Eine anschließende Bewertung der Messdaten erfolgt in Abhängigkeit des so bestimmten Betriebszustands ebenfalls in der Auswertevorrichtung 40. Betriebszustände könnten zum Beispiel „außer Betrieb”, Teillastbetrieb (Schwachwindbetrieb) und Vollastbetrieb sein.
-
Weiterhin wird auch ein Beladungszustand des Partikelfilters 32 bestimmt. Die entsprechenden Daten dieses Beladungszustands werden wie die Daten der Betriebskenngrößen über eine Datenleitung 44 an die Auswertevorrichtung 40 übertragen.
-
In der Auswertevorrichtung 40 werden die kumulative Anzahl von Partikeln, die Anzahl von Partikeln pro Zeiteinheit oder deren Veränderung, die Größe der Partikel, die Größenverteilung der Partikel, die Änderung der Größenverteilung der Partikel, die Arten der Partikel, die Verteilung der Partikelarten und/oder deren zeitliche Veränderung ausgewertet und auf das Vorliegen von Getriebeschäden bzw. auf den allgemeinen Getriebezustand des Getriebes 20 hin analysiert. Zur Bewertung wird der Messwert oder werden die Messwerte mit in der Auswertevorrichtung 40 gespeicherten Grenzwerten verglichen. Diese Grenzwerte sind abhängig vom aktuellen Betriebszustand des Getriebes 20 und/oder der gesamten Windenergieanlage 12. Optional ist der Grenzwert weiterhin auch abhängig von den Daten des Beladungszustands des Partikelfilters 32. Die Auswertevorrichtung 40 weist insbesondere einen Datenspeicher auf, in dem die Grenzwerte in Abhängigkeit von den Betriebszuständen und gegebenenfalls dem Beladungszustand des Partikelfilters 32 abgespeichert sind.
-
Als Ergebnis der Überwachung ist es möglich, dass die Auswertevorrichtung 40 über eine gestrichelt dargestellte weitere Datenleitung 46 eine Statusmitteilung an eine Anzeigevorrichtung 48 oder eine sonstige Ausgabevorrichtung sendet. Die Statusmitteilung kann eine Mitteilung über den momentanen Getriebezustand, eine Alarmmitteilung, eine Nachricht über eine Änderung mindestens eines Betriebsparameters der Windenergieanlage 12 und/oder eine Mitteilung aufweisen, dass eine Instandhaltungsmaßnahme angesetzt wird.
-
Die Anzeigevorrichtung 48 ist beispielsweise in einer Fernüberwachungszentrale für einen Windpark mit mehreren Windenergieanlagen 12 angeordnet. Bei der Anzeigevorrichtung 48 kann es sich aber auch um einen Computermonitor handeln, der am Ort der Auswertevorrichtung 40 mit der Auswertevorrichtung 40 signaltechnisch verbunden ist, wobei die Auswertevorrichtung 40 zum Beispiel als Computer ausgebildet ist. Die Auswertevorrichtung 40 kann beispielsweise in einer Gondel der Windenergieanlage 12 oder in der Fernüberwachungszentrale angeordnet sein. Es kann auch sowohl in der Gondel einer Windenergieanlage 12 als auch in einer Fernüberwachungszentrale eine Anzeigevorrichtung 48 vorgesehen sein.
-
Über eine gestrichelt dargestellte Datenleitung 50 steuert die Auswertevorrichtung 40 eine Steuervorrichtung 52 an, die, abhängig von der Art des Signals, verschiedene Betriebsparameter n, P, T verändern kann. Es ist in 1 dargestellt, dass die Steuervorrichtung 52 über eine Steuersignalleitung 54 am Generator 24 das Generatormoment T verändert. So kann das Generatormoment in Extremfällen auf null gesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Steuervorrichtung 52 über eine weitere Steuersignalleitung 56 den Rotorblatteinstellwinkel α steuert. Auch über den Rotorblatteinstellwinkel α kann die Belastung des Getriebes 20 vermindert werden. Der Rotorblatteinstellwinkel α kann soweit verändert werden, dass in Fahnenstellung der Rotor 14 sich nicht mehr dreht und die Windenergieanlage 12 still gesetzt wird.
-
Mit Vorteil sind jedoch – anders als in 1 dargestellt – mehrere Getriebepositionen 36, 36', 36'', 36''' im Getriebe 20 vorgesehen. Diese Getriebepositionen 36, 36', 36'', 36''' oder zumindest einige dieser Getriebepositionen 36, 36', 36'', 36''' sind/ist über den am eigentlichen Getriebe 20 verlaufenden Teil des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 verteilt angeordnet. Einige dieser Getriebepositionen 36 befinden sich im Bereich bekannter verschleißreicher Teile des Getriebes 20. Zumindest eine Getriebeposition 36 befindet sich im Hauptstrom des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22. Vorteilhafterweise befindet sich eine Getriebeposition 36' in einem Nebenstrom des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22. Im Nebenstrom lässt sich z. B. die Strömungsgeschwindigkeit der Partikel gegenüber dem Hauptstrom deutlich reduzieren, wodurch eine genauere Analyse der Partikel, z. B. bzgl. der Partikelgröße oder der Zusammensetzung durchgeführt werden kann. Natürlich sind die Grenzwerte für eine Auswertung im Nebenstrom an die Gegebenheiten anzupassen, d. h. in der Regel erheblich zu reduzieren.
-
2 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung durch eine vorteilhafte Ausführungsform des Getriebes 20. Das Getriebe 20 weist drei hintereinandergeschaltete Getriebestufen 58, 60, 62 auf Die ersten beiden Getriebestufen 58, 60 sind als Planetengetriebe-Stufen ausgebildet. Sie weisen jeweils ein Hohlrad 64, ein Sonnenrad 66, mit dem Sonnenrad 66 kämmende Planetenräder 68 und einen die Planetenräder tragenden Planetenträger 70 auf. Die Rotorwelle 16 ist am Eingang des Getriebes 20 mit dem Planetenträger 64 der ersten Getriebestufe 58 verbunden. Das Sonnenrad 66 der ersten Getriebestufe 58 ist mit dem Planetenträger 64 der zweiten Getriebestufe 60 verbunden und das Sonnenrad 66 der zweiten Getriebestufe 60 ist mit einem ersten Zahnrad 72 der dritten Getriebestufe 62 verbunden. Dieses erste Zahnrad 72 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 74 der dritten Getriebestufe 62, das seinerseits drehfest mit der Generatorwelle 26 verbunden ist. Dabei ist der Durchmesser des ersten Zahnrades 72 größer als der des zweiten Zahnrades 74 der dritten Getriebestufe 62. Alle drei Getriebestufen 58, 60, 62 sind in einem Getriebegehäuse 76 eingehaust.
-
Durch die resultierende Übersetzung des Getriebes 20 wird eine relativ langsame Drehbewegung der Rotorwelle 16 in eine deutlich schnellere Drehbewegung der Generatorwelle 26 übertragen. Somit ist die erste Getriebestufe 58 eine (verhältnismäßig) langsam laufende Stufe und die anderen Stufen 60, 62 (also insbesondere die dritte Stufe 62) schnell laufende Stufen.
-
Das Getriebegehäuse 76 wird mittels des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 von Getriebeflüssigkeit durchspült. Über einen Abfluss 78 des Getriebes 20 wird ein Hauptstrom der Getriebeflüssigkeit in den Rest des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 überführt. An dieser Stelle befindet sich eine der Getriebepositionen 36 bei der die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln durch Messung bestimmt wird. Die Messstelle bzw. der entsprechende Partikeldetektor 34 befindet sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Rest des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 außerhalb des Getriebegehäuses 76. Eine weitere Getriebeposition 36' befinden sich zum Beispiel in der Nähe des Abflusses 78 in einer Sammelstruktur 80 zum Ansammeln von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln, also im Nebenstrom. Diese im Getriebe 20 angeordnete Sammelstruktur 80 ist beispielsweise beckenartig geformt. Andere Getriebepositionen 36'', 36''' befinden sich in der direkten Umgebung von sich langsam bewegenden Getriebeteilen (Getriebeposition 36'') und/oder von sich schneller bewegenden Getriebeteilen (Getriebeposition 36''') und/oder in der Umgebung von bekannten und/oder kritischen Verschleißregionen.
-
3 zeigt das Getriebe 20 der 2 nebst einem Teilbereich des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 und der Auswertevorrichtung 40 eines Überwachungssystems zum Überwachen des Getriebes 20. Der Partikelfilter 32 ist als Anbauteil direkt am Getriebe 20 befestigt, jedoch im Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 angeordnet. Das Leitungssystem 28 des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 weist neben einer Hauptleitung 82 weiterhin noch Bypassleitungen 84 auf. Die Hauptleitung 82 verbindet den (Haupt-)Abfluss 78 mit einem Ventil 86 (Ventile oder zur Komponenten zur Steuerung eines Getriebesflüssigkeitskreislaufes), die Bypassleitungen 84 verbinden die anderen Getriebepositionen mit diesem Ventil 86. Mittels dieses Ventils 86 können die einzelnen Bypassleitungen zugeschaltet werden, insbesondere separat zugeschaltet werden. Der im Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 strömungstechnisch hinter dem Ventil 86 angeordnete Partikelsensor 34 kann so die einzelnen Partikeldaten messen und an die Auswertevorrichtung 40 übermitteln, die aus den Messdaten die Anzahl der Partikel pro Volumeneinheit der Getriebeflüssigkeit und/oder deren Größe und/oder die Art der Partikel für die einzelnen Getriebepositionen bestimmt.
-
Weiterhin umfasst das Überwachungssystem mindestens eine Betriebskenngrößen-Ermittlungseinrichtung 88. Mittels dieser Einrichtung 88 werden die Daten mindestens einer Betriebskenngröße n, P, T ermittelt und an die Auswertevorrichtung über die Datenleitung 42 übertragen. Die Auswertevorrichtung 40 weist eine Datenverarbeitungseinrichtung (nicht gezeigt) auf, mittels derer die Auswertevorrichtung 40 einen aktuellen Betriebszustand der Windenergieanlage 12 insgesamt und/oder des Getriebes 20 zum Zeitpunkt der mindestens einen Messung bestimmt wird. Die Bestimmung kann dabei auch eine grobe Abschätzung sein. Das Ventil 86 ist über eine weitere Steuersignalleitung 90 von der Auswerteeinrichtung ansteuerbar.
-
Eine Bewertung der mindestens einen Messung erfolgt in Abhängigkeit des so bestimmten Betriebszustands der Windenergieanlage 12 und/oder des Getriebes 20. Dabei gehen die Messungen gewichtet in die Bewertung ein, wobei diese Gewichtung in Abhängigkeit von dem aktuell bestimmten Betriebszustand gewählt beziehungsweise verändert wird.
-
In Abhängigkeit von der Bewertung wird über eine der weiteren Datenleitungen 46 und die Anzeigevorrichtung 48 oder ein anderes Ausgabegerät eine Meldung ausgegeben und/oder über eine der weiteren Datenleitungen 50 die Steuervorrichtung 52 angesteuert, die, abhängig von der Art des Signals, verschiedene Betriebsparameter α, M der Windenergieanlage verändert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Triebstrang
- 12
- Windenergieanlage (WEA)
- 14
- Rotor
- 16
- Rotorwelle
- 18
- Getriebeeinrichtung
- 20
- Getriebe
- 22
- Getriebeflüssigkeitskreislauf
- 24
- Generator
- 26
- Generatorwelle
- 28
- Leitungssystem
- 30
- Flüssigkeitspumpe
- 32
- Partikelfilter
- 34
- Partikeldetektor
- 36, 36', 36'', 36'''
- Getriebeposition
- 38
- Datenleitung
- 40
- Auswertevorrichtung
- 42
- Datenleitung
- 44
- Datenleitung
- 46
- Datenleitung
- 48
- Anzeigevorrichtung
- 50
- Datenleitung
- 52
- Steuervorrichtung
- 54
- Steuersignalleitung
- 56
- Steuersignalleitung
- 58
- erste Getriebestufe
- 60
- zweite Getriebestufe
- 62
- dritte Getriebestufe
- 64
- Hohlrad
- 66
- Sonnenrad
- 68
- Planetenrad
- 70
- Planetenträger
- 72
- erstes Zahnrad
- 74
- zweites Zahnrad
- 76
- Getriebegehäuse
- 78
- Abfluss
- 80
- Sammelstruktur
- 82
- Hauptleitung
- 84
- Bypassleitung
- 86
- Ventil
- 88
- Ermittlungseinrichtung
- 90
- Steuersignalleitung
- n
- Drehzahl
- P
- Generatorausgangsleistung
- T
- Getriebeflüssigkeitstemperatur
