Driftsäkerhetsdatabas för vindkraft

Driftsäkerhetsdatabas för vindkraft 2010-10-28 Lasse Pettersson, Jan-Olof Andersson, Cecilia Orbert, Svenne Skagerman Vattenfall Management Consulting

RAMS-databas för vindkraft Förstudie på uppdrag av Elforsk Vindforsk III Våren 2010 på Vattenfall Power Consultant Godkänd sept 2010 (helt enl plan) Referensgrupp med repr från Vattenfall (Vind) Statkraft Sintef Chalmers Elforsk Vattenfall R&D (adj) Inspecta (adj) 2

Sammanfattning av uppgiften För att kunna bedriva underhåll på ett effektivt sätt krävs tillgång till kunskaper om komponenter och deras egenskaper i aktuella miljöer. En driftsäkerhetsdatabas är en sådan källa till kunskap. Den kan även vara till stor nytta vid drift, investeringsbeslut, tillverkning och utveckling av anläggningarna. Denna ansökan avser en förstudie vilken syftar till att belysa tänkbara genomförandeformer för en driftsäkerhetsdatabas för vindkraft och hur dessa former kan förväntas påverka nytta och kostnader för intressenterna. 3

Vad är en RAMS-databas Reliability, Availability, Maintainability and Serviceability/Safety Vi valde under arbetet att istället använda namnet Component Reliability Database eller fritt Driftsäkerhetsdatabas för komponenter Vi tycker det är en mer användbar beskrivning. Därutöver finns t.ex. Tillgänglighetsdatabas Underhållssystem RCM-databas Driftsäkerhet Funktionssäkerhet Underhållsmässighet Underhållssäkerhet 4

Projektplan i 4 delar Beskrivning av några existerande driftsäkerhetsdatabaser Exempel från kärnkraft, offshore olja/gas, flyg (och elnät) Användning av driftsäkerhetsdata inom vindkraft idag Vilken data samlas idag och hur gör de som ligger i täten Tänkbara former och ambitionsnivåer Många möjliga former och avgränsningar diskuteras och värderas Intressenter Vem kan ha nytta av en driftsäkerhetsdatabas Vem kan bidraga Not 1. Inte en IT-studie. Not 2. Studie främst ur operatörs-perspektiv. Inte tillverkarperspektiv. 5

Användning av driftsäkerhetsdata inom vindkraft idag Cecilia 6

Internet RAMS Database Inventory Source: World Wind Energy Report 2009 7

Sources of Reliability Data - Europe Existing Databases Future Databases Noncommercial WMEP (1500 WT) Germany LWK (650 WT) Germany Vindstat (700 WT) Sweden VTT (100 WT) Finland OWMEP Germany Reliawind Spain, UK ECN Netherlands Commercial WindStats Newsletter (7000 WT) Germany and Denmark Garrad Hassan (1000 WT) WT Operators Vattenfall WPDC (600 WT) 8

Sources of Reliability Data - US Source: Sandia National Laboratories 9

State-of-the-art Investment decisions Increased availability MTBF, MTTR Further technology progress O&M strategies Aim: To build a large database with information on component level that can give statistically reliable analyses of the performance of the wind turbines. 10

Offshore WMEP (OWMEP) Started 2007 and aims to answer essential questions concerning offshore wind energy A data pool held in trust by Fraunhofer IWES Funded by the German Government Source: Fraunhofer IWES 11

Data structure OWMEP Reference Designation System for Power Plants Designation system for event attributes Source: Fraunhofer IWES MTTR, MTBF etc 12

Reliawind Started 2008 to be finalised 2011, when Condition Based Maintenance tools for wind turbines will be ready Ten industrial and academic partners Funded by the European Union, 7.7M 13

Reliawind Reliability Field Study Reliability Field Study, part 1 Data from 290 WTs has been analysed A new taxonomy has been developed A set of five tables allow data to be stored and compared in standard form: Table 1: Events Table 2: Failure Rates Table 3: Downtime/subassembly Table 4: Wind Farm Configuration Table 5: Additional Turbine Information 14

CREW Database A national reliability database, handled by Sandia Funded by Department of Energy (DOE) Data transfer on a component level Collaboration with SPS 15

CREW Database Structure Taxonomy EBS Equipment Breakdown Structure 16

Conclusions The OWMEP, Reliawind and CREW database are government funded The data collection is voluntary Collaboration have been initiated between Fraunhofer IWES and Reliawind, and between Sandia and Reliawind Taxonomy is an essential issue since there are three different types, RDS-PP, Reliawind and EBS How the results will be delivered, and to whom, are not yet determined How to involve the manufacturers is a challenge 17

Beskrivning av några existerande driftsäkerhetsdatabaser 18

TUD och OREDA De databaser som är mest lika vår tänkta databas Organisation TUD Data och finansiering från svensk och finsk kärnkraft Styrgrupp med repr från alla deltagare. Adj myndighet Allt praktiskt (indatakontroll, kvalité, IT) sköts av kansli på VMC Organisation OREDA Projektorganisation stödd av 8 internationella olje- och gasföretag Styrgrupp med repr för alla deltagande företag Grundavgift och årlig avgift för deltagande Projektledare och IT-kostnader finansieras Datainsamling (ad hoc) enligt beslut i styrgrupp Datainflöde och kvalitetskontroll utförs av dataleverantörerna Övrig information se rapporten 19

Tänkbara former och ambitionsnivåer 20

Tänkbara former och ambitionsnivåer Kapitlet (i rapporten) upplagt enligt: Vilka alternativ finns Alternativ A Presentation Fördelar Nackdelar Slutsats Alternativ B osv. Kan indelas i 3 delar Hur ska databasen skötas av vem Vem är den tänkta användaren Inriktning ambitionsnivå avgränsningar 21

Hur ska databasen skötas av vem Förutsättning en databas gemensam för flera företag Alternativ (varianter finns) En intressent sköter databasen i linjen och tar ersättning från andra Konsultorganisation, kopplad till en intressent Konsultorganisation, kopplad till en branschorganisation Konsultorganisation, kopplad till ett universitet Konsultorganisation, helt oberoende Ett eventuellt samarbete med någon annan (internationell) diskuteras inte. 22

En intressent sköter databasen i linjen och tar ersättning från andra Alt A. Beskrivning Ett av de deltagande företagen sköter allt i sin normala linjeverksamhet. Data från andra företag hanteras som om de vore egna. Regler finns vem som får ta del av information. Tariffer finns för ersättning från övriga företag. Slutsats Den som sköter databasen kommer att få viss insyn i sina konkurrenter. Det gör att dessa kan vara obenägna att leverera viss information. Kommer inte att fungera bra 23

Konsultorganisation, kopplad till en intressent Alt B. Beskrivning Allt arbete sköts av en konsultorganisation som är en del av en av intressenterna. En styrgrupp med repr för alla styr och kontrollerar verksamheten. Styrgruppen hanterar även ekonomin. Ett regelverk finns för informationshanteringen. Slutsats Den som sköter databasen har detta som (huvud-)uppgift. Villkoren lika för alla även om någon ibland kan misstänka annat. Avståndet databas dataleverantör förhållandevis litet. Kan fungera bra om organiserat på rätt sätt. 24

Konsultorganisation, kopplad till en branschorganisation Alt C. Beskrivning Allt arbete sköts av en konsultorganisation som är närstående en branschorganisation. En styrgrupp med repr för alla styr och kontrollerar verksamheten. Styrgruppen hanterar även ekonomin. Ett regelverk finns för informationshanteringen. Slutsats Den som sköter databasen har detta som (huvud-)uppgift. Villkoren lika för alla. Avståndet databas dataleverantör något större än i alternativ A och B. Kan fungera bra om organiserat på rätt sätt. Datakvalitén kan bli något sämre än alternativ B. 25

Konsultorganisation, kopplad till ett universitet Alt D. Beskrivning Allt arbete sköts av en konsultorganisation som är närstående ett universitet. En styrgrupp med repr för alla styr och kontrollerar verksamheten. Styrgruppen hanterar även ekonomin. Ett regelverk finns för informationshanteringen. Slutsats Den som sköter databasen har detta som (huvud-)uppgift. Villkoren lika för alla. Informationen kan nyttjas för forskning. Avståndet databas dataleverantör större än i alternativ A-C. Kan fungera bra om organiserat på rätt sätt. Datakvalitén kan bli något sämre än alternativ A-C. 26

Konsultorganisation, helt oberoende Alt E. Beskrivning Allt arbete sköts av en konsultorganisation som inte är kopplad till någon intressent eller berörd part. En styrgrupp med repr för alla styr och kontrollerar verksamheten. Styrgruppen hanterar även ekonomin. Ett regelverk finns för informationshanteringen. Slutsats Den som sköter databasen har detta som (huvud-)uppgift. Villkoren lika för alla. Avståndet databas dataleverantör större än i alternativ A-C. Kan fungera bra om organiserat på rätt sätt. Datakvalitén kan bli något sämre än alternativ A-C. 27

Tänkbara former och ambitionsnivåer Kan indelas i 3 delar Hur ska databasen skötas av vem Vem är den tänkta användaren Inriktning ambitionsnivå avgränsningar 28

Vem är den tänkta användaren Vad får man ut ur en driftsäkerhetsdatabas Hur ska man få ut så mycket som möjligt Vem är användaren 29

Vem är den tänkta användaren Vad får man ut ur en driftsäkerhetsdatabas. MTBF och MTTR eller felfrekvenser och hindertider Skuret på alla ledder och varierade villkor. Exempel Växellåda A Fabr B FU C Vindhastighet D För olika feltyper Exempel felfrekvens lagerhaveri, oljeläckage, Uppdelat i delar Exempel hindertid uppdelat i väntetid och reparationstid 30

Hur ska man få ut så mycket som möjligt Några kriterier för att kunna dra maximal nytta av data Lätt att skapa sitt eget urval av komponenter som man vill studera. Lätt att välja tidsperiod för urvalet. Bra statistiska verktyg. Tex. Bayesiansk teknik värdefull. Grafisk utdata. Trender. 31

Vem är användaren Vår slutsats är att underhållsorganisationen är den primära användaren av en driftsäkerhetsdatabas. Mycket arbete i många delar av kraftindustrin (och på annat håll) läggs på underhåll i dag. Ett bra underhåll är värt mycket pengar. Detta gäller för vindkraftverk också. Bra underhåll nämns ofta som en prioritet för de kommande åren. För att uppnå det behövs bra information och en driftsäkerhetsdatabas skulle vara en viktig källa till god information. Andra användare Andra möjliga användare är till exempel: Konstruktörer Inköpare Driftorganisation Investeringskalkylering En slutsats från analysen är att den information som underhållsorganisationen behöver är tillfyllest för Andra användare. 32

Tänkbara former och ambitionsnivåer Kapitlet (i rapporten) upplagt enligt: Vilka alternativ finns Alternativ A Presentation Fördelar Nackdelar Slutsats Alternativ B osv. Kan indelas i 3 delar Hur ska databasen skötas av vem Vem är den tänkta användaren Inriktning ambitionsnivå avgränsningar 33

Inriktning ambitionsnivå avgränsningar Ett 10-tal aspekter diskuteras för och emot. Om en databas byggs finns ett antal rekommendationer. Utöver det kan man välja hög eller låg ambitionsnivå. Den höga gäller om ett riktigt RCM-arbete ska bedrivas. Den låga gäller vid en lägre nivå för underhållsutveckling. 34

Generell rekommendation 1 Databasen ej begränsad till Sverige utan alla vindturbiner från deltagande företag kan ingå, oavsett lokalisering. Fokus bör vara större turbiner men det är upp till varje deltagare att avgöra om de även vill ha med mindre enheter. Både nya och gamla enheter bör ingå. Alla typer av konstruktion bör/kan ingå. Turbiner från alla leverantörer bör ingå. Alla lokaliseringar bör ingå, tex. både till havs och lands. 35

Exempel från beteckningssystem RDS-PP 36

Generell rekommendation 2 RDS-PP bör användas som beteckningssystem. Håll dock reda på vad som händer internationellt (Reliawind) Skapa en uppsättning feldatakoder som bör användas. Varje dataleverantör ska ha tillgång till sin data plus en generisk information. Källa för data bör vara datoriserade underhållssystem och andra datorer. Tillgänglighets- och produktionsinformation bör ingå. Ingen ekonomisk data bör ingå. 37

Rekommendation ambitionsnivå hög Individuppföljning Uppföljning till samma detaljnivå som underhållssystemet (RDS) Tillverkarinformation Miljöparametrar såsom vindhastighet, temperatur. Låg ambitionsnivå rekommenderas inte 38

Intressenter 39

Intressenter. Vem kan stödja? Allmänt En stor fördel med en driftsäkerhetsdatabas är att den kan innehålla data från olika miljöer / driftsmässiga villkor / underhåll etc. Då är det möjligt att mäta driftsäkerhet och relatera den till miljö / drift / underhåll /... Det ökar värdet dramatiskt jämfört med att ha data endast från ett begränsat antal enheter som kanske drivs under likartade förhållanden. 40

Resurser För att skapa och driva en driftsäkerhetsdatabas krävs: Data Finansiering Data All data hämtas ur andra datorer. Viss data skapas enbart för driftsäkerhetsdatabas (felkoder..) Informationsägaren måste gå med på att använda den. Vissa justeringar av format såsom felkoder måste göras i grunddata. Överföringsrutiner skapas och bibehållas. Finansiering - resurser I TUD åtgår drygt en person heltid plus IT-kostnader. I OREDA åtgår ca en person halvtid plus IT-kostnader. 41

Intressenter Förstudien avslutades här. En diskussion pågår om formerna för en fortsättning. 42

Nästa steg Hur kan vi gå vidare Gör ingenting Ta ett steg till mot en driftsäkerhetsdatabas, nivå 1 eller 2. Ett förslag till nästa steg Definiera mer i detalj indata En felrapport, kodlistor, utrustningsdata, annan indata Beskriv utdata med denna indata vad får man då ut Vem tar nästa steg Elforsk/ Vindforsk En eller fler operatörer I samverkan med någon annan internationell aktör 43

Frågor synpunkter?