Predykcja usterek w turbinach wiatrowych: integracja CMS, SCADA i raportów techników

Farma wiatrowa to dziś złożony ekosystem tysięcy komponentów, systemów i wzajemnych zależności. W takim środowisku nie ma miejsca na przypadek. Utrzymanie ruchu przestaje być reakcją na awarię – staje się procesem przewidywania, analizy i świadomego planowania. Dlatego predykcyjne utrzymanie ruchu nie jest już trendem. To nowy standard.

Postępująca transformacja energetyki wiatrowej sprawia, że współczesne farmy osiągają poziom złożoności porównywalny z przemysłem lotniczym. W odpowiedzi na te wyzwania rośnie rola predykcyjnego utrzymania ruchu – podejścia opartego na analizie danych, które umożliwia prognozowanie awarii oraz optymalizację działań serwisowych.

Fundamentem tego modelu jest integracja trzech kluczowych źródeł informacji: systemów CMS, SCADA oraz wiedzy operacyjnej techników pracujących na turbinach. Każde z nich dostarcza innego rodzaju insightów, a dopiero ich połączenie pozwala na stworzenie spójnego, wiarygodnego obrazu stanu technicznego instalacji.

REKLAMA

Dlaczego warto łączyć dane z różnych warstw?

Systemy CMS (Condition Monitoring Systems) odpowiadają m.in. za monitorowanie drgań przekładni, łożysk, generatora oraz elementów układu przeniesienia napędu. Umożliwiają wykrywanie wczesnych symptomów degradacji komponentów mechanicznych, takich jak narastające nieprawidłowości w sygnałach wibracyjnych czy nietypowe dźwięki dochodzące z podzespołów turbiny.

Z kolei systemy SCADA dostarczają szerszej perspektywy operacyjnej – pokazują, jak turbina zachowuje się pod obciążeniem, jak zmienia się jej produkcja, jakie alarmy pojawiają się w trakcie pracy oraz jak kształtuje się jej profil pracy w różnych warunkach wiatrowych.

Są to jednak systemy oparte wyłącznie na danych z czujników. Nie oddają pełnego obrazu tego, co faktycznie dzieje się wewnątrz maszyny. Brakuje im kontekstu dostępnego na miejscu – dokładnie tego, co widzą, słyszą i oceniają technicy pracujący na turbinach.

Wiedza z terenu – brakujący element układanki

Technicy stanowią często niedoceniane, a niezwykle cenne źródło informacji. Podczas pracy bezpośrednio na turbinie są w stanie wychwycić sygnały, których nie da się jednoznacznie zidentyfikować wyłącznie na podstawie analizy danych, wykresów czy krzywych mocy.

Zauważają m.in.:

• nietypowe dźwięki,
• zmiany zapachu (np. przegrzewanie oleju lub izolacji),
• świeże wycieki,
• luzy połączeń,
• uszkodzenia wiązek kablowych w układzie yaw,
• niejednorodne wibracje przy niskiej prędkości obrotowej,
• niepokojące drgania gondoli wyczuwalne fizycznie.

Tego typu obserwacje bardzo często stanowią pierwszy sygnał zbliżającego się problemu. Wiele usterek zaczyna się od subtelnych objawów – na tyle delikatnych, że początkowo nie znajdują odzwierciedlenia w danych rejestrowanych przez systemy SCADA czy CMS. W praktyce to właśnie technik jako pierwszy dostrzega symptomy, jeszcze zanim potwierdzą się one w danych czujnikowych.

Problem polega na tym, że wiedza ta rzadko trafia do systemów w sposób ustrukturyzowany. Raporty techników funkcjonują często w formie notatek, plików PDF lub e-maili, co utrudnia ich analizę i wykorzystanie w skali całej floty. Dopiero integracja tych obserwacji z danymi z CMS i SCADA pozwala połączyć rozproszone informacje w spójny obraz i wyciągać wnioski, które wcześniej pozostawały niewidoczne.

Jak wygląda integracja danych w praktyce?

Połączenie informacji z trzech warstw – CMS, SCADA oraz raportów techników – umożliwia tworzenie znacznie pełniejszych i bardziej wiarygodnych modeli predykcyjnych. Nie musi to oznaczać wdrażania zaawansowanych systemów sztucznej inteligencji. Już samo zestawienie danych w jednym, spójnym środowisku pozwala istotnie podnieść jakość analiz i usprawnić proces podejmowania decyzji.

REKLAMA

Przykładowy scenariusz:

• CMS wskazuje anomalię,
• SCADA dostarcza kontekstu pracy turbiny,
• technik potwierdza obserwacje na miejscu.

Zestawienie tych trzech elementów pozwala z dużym prawdopodobieństwem ocenić, że problem jest realny i ma charakter postępujący. Dzięki temu możliwe jest wcześniejsze zaplanowanie działań serwisowych, co minimalizuje ryzyko nieplanowanego zatrzymania turbiny w okresie wysokiej produkcji.
Analogicznie, integracja danych wspiera identyfikację problemów w takich obszarach jak układ yaw, hamulce, wiązki kablowe czy komponenty elektryczne – czyli tam, gdzie pierwsze symptomy są często nieregularne, rozproszone i trudne do jednoznacznego wychwycenia w jednym systemie.

Korzyści z podejścia predykcyjnego

Dobrze zaprojektowane podejście, łączące dane z CMS, SCADA oraz raporty techników, przynosi wymierne korzyści zarówno operatorom turbin, jak i właścicielom farm wiatrowych. Wśród benefitów warto wyszczególnić:

• wcześniejsze wykrywanie usterek, zanim doprowadzą do nieplanowanych przestojów,
• lepsze planowanie prac serwisowych w okresach niskiego wiatru,
• ograniczenie liczby interwencji awaryjnych, które są najbardziej kosztowne,
• spójny, aktualny obraz stanu technicznego turbiny dostępny dla asset managerów i inżynierów,
• wyższa przewidywalność produkcji oraz stabilniejszy profil pracy,
• optymalizacja wykorzystania zasobów serwisowych i czasu pracy techników.

Takie podejście wspiera nie tylko bieżący proces decyzyjny, ale również buduje długoterminową bazę wiedzy o danej flocie turbin. Z czasem możliwe staje się coraz dokładniejsze modelowanie typowych scenariuszy usterek – zarówno dla konkretnych modeli turbin, jak i dla określonych warunków środowiskowych.

Wyzwania i aspekty praktyczne

Integracja danych z trzech różnych źródeł nie jest zadaniem trywialnym. W praktyce najczęściej wiąże się z następującymi wyzwaniami:

• zróżnicowaną jakością danych pochodzących z systemów CMS i SCADA,
• brakiem ujednoliconej struktury raportów techników,
• różnicami w architekturze i sposobie raportowania danych pomiędzy producentami turbin,
• brakiem jednolitych standardów wymiany danych,
• koniecznością właściwej interpretacji wyników przez doświadczonych specjalistów.

Z tego powodu predykcyjne utrzymanie ruchu nie powinno być postrzegane jako w pełni autonomiczny system. Kluczową rolę nadal odgrywają ludzie – ich doświadczenie i zdolność oceny, czy dana anomalia jest rzeczywistym początkiem problemu, efektem warunków środowiskowych, czy jedynie chwilowym odchyleniem.

Podsumowanie

Wdrażanie predykcyjnego utrzymania ruchu w energetyce wiatrowej to proces wymagający integracji wielu źródeł informacji. Systemy CMS i SCADA stanowią jego technologiczny fundament, jednak pełny obraz stanu turbiny powstaje dopiero wtedy, gdy do analizy włączona zostaje wiedza techników pracujących bezpośrednio w terenie.

Takie podejście umożliwia wcześniejsze wykrywanie usterek, skuteczniejsze planowanie prac serwisowych oraz bardziej świadome zarządzanie ryzykiem operacyjnym. Integracja danych nie eliminuje roli człowieka – przeciwnie, wzmacnia ją, dostarczając dokładniejszego, szerszego kontekstu do podejmowania decyzji.

W efekcie powstaje środowisko, w którym turbiny mogą być serwisowane efektywniej, bezpieczniej i z mniejszym wpływem nieplanowanych zdarzeń na ciągłość produkcji energii.

Arkadiusz Ciszewski, windhunter service