11.11.2016

Zustandsveränderungen frühzeitig erkennen

Smart Condition Monitoring

Warum ist das Thema präventive Wartung so interessant und welchen Mehrwert bringt der Einsatz einer Condition-Monitoring-Lösung einem Unternehmen? Diese Frage lässt sich leicht beantworten. Mit geringem Kostenaufwand können im Bereich der Instandhaltung und Life Cycle Management Zustandsveränderungen frühzeitig erkannt werden. Denn zu spät erkannte Schäden sind in der Regel kritisch und teuer. Das zeigt exemplarisch auch die Anwendung im Wasser-/Abwasserbereich.


Die Smart Condition Monitoring Lösung kommt überall dort zum Einsatz, wo Motoren, Getriebe, Pumpen und Lüfter überwacht werden sollen.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.

Herkömmliche Konzepte zur Überwachung berücksichtigen oft nur die klassischen Maschinen- und Prozessparameter wie Temperatur, Druck oder Betriebsstunden. Mit den Smart Condition Monitoring Kits (SCM) von Mitsubishi Electric wird eine vorgefertigte ganzheitliche Condition-Monitoring-Lösung zur permanenten Installation und Integration in vorhandene Applikationen angeliefert. Sie bestehen aus einem Schaltschrank mit Sensor-Controller, Bedienanzeige und einem vorkonfektionierten Schwingungssensor und können auf bis zu sechs bzw. 16 Sensoren erweitert werden. Die Inbetriebnahme erfolgt einfach über Plug&Play mittels Bedienanzeige, auch ohne Expertenwissen im Bereich Condition Monitoring.

Sensorgesteuert

Die vom Schwingungssensor ermittelten Daten werden im Sensor-Controller aufbereitet und an der Bedienanzeige als Status oder Klartextalarm mit Wartungsmaßnahme angezeigt, durch die dann eine Wartungsaktion zeitlich geplant werden kann. Die Einbindung von externen Referenzsignalen für die Messaufgabe ist problemlos über den Sensor-Controller möglich sowie die Weiterleitung an entsprechende Netzwerkebenen und deren Datenbanken. Die SCM-Kits realisieren somit eine Kostenreduzierung im Bereich der Instandhaltung und Life Cycle Management durch frühzeitiges Erkennen von Zustandsänderungen und unterstützen durch die Transparenz der Messwerterfassung auf verschiedenen Ebenen den Industrie-4.0-Gedanken.

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Applikationsbeispiel Kläranlage

Wenn sich Pumpen oder andere Anlagenteile durch Geräusche oder einen Temperaturanstieg bemerkbar machen, ist es oft schon zu spät. Lagerschäden oder eine auftretende Unwucht erfordern dann einen unmittelbaren Austausch der Komponenten, andernfalls droht der Ausfall der Anlage oder des Anlagenteils. Das setzt jedoch voraus, das die benötigten Ersatzteile vor Ort sind und das entsprechende Servicepersonal gerade zur Verfügung steht. Wie eine frühzeitige Erkennung von Zustandsänderungen durch Smart Condition Monitoring die Gesamtanlageneffektivität erhöht zeigt das Anwendungsbeispiel einer Pumpe in der Wasse-/Abwasserbranche. Dereren Ausfall, z.B. in einer Kläranlage, kann dazu führen, dass Teilbereiche der Anlage nicht mehr zu 100 Prozent zur Verfügung stehen, was weiterführende Einschränkungen bei voller Auslastung der Anlage nach sich ziehen kann. Hier ist eine Zustandsüberwachung also nicht nur effizienter, sondern auch deutlich kostengünstiger. Um einen derartigen Ausfall oder Teilausfall in Zukunft von vornherein zu vermeiden, bietet sich die zustandsorientierte Wartung mit Smart Condition Monitoring und Melsec-Controllern von Mitsubishi Electric sowie dem intelligentem Sensor FAG SmartCheck ins Spiel.

Zustandsüberwachung in Rotenburg

Bevor es zu einem Ausfall der Anlage kommen kann, weist die vorrausblickende Wartung mittels Schwingungsmessung den Betreiber rechtzeitig auf mechanische Schwachstellen der Pumpanlage hin. Mit dem FAG SmartCheck. Lassen sich frühzeitig Auffälligkeiten feststellen, die dann lokal oder über digitale Fernwartung im Detail analysiert werden können und so noch vor Auftreten von Betriebsproblemen behoben werden. Ein kosten- und zeitintensiver Komplettaustausch der defekten Pumpe oder des angeschlossenen Motors oder Getriebes erübrigt sich dadurch. Da der Anlagenteil dann planmäßig außer Betrieb gesetzt werden muss, fallen die Kosten langfristig deutlich geringer aus und die Gesamtanlageneffektivität erhöht sich. In der Kläranlage Rotenburg a. d. Fulda wird diese Lösung erfolgreich eingesetzt. Es werden drei Pumpengetriebe des Rücklaufschlammpumpwerks mittels Schwingungsmessungen überwacht. Der intelligente Sensor kontrolliert hierbei die auftretenden Schwingungen im Pumpgetriebe. Zusätzlich können auch weitere Maschinen- und Prozessparameter wie Temperatur, Drehzahl oder Druck registriert und ausgewertet werden. Diese Parameter werden von der Mitsubishi-Electric-Steuerung übermittelt, und in Korrelation mit der Schwingung aufgezeichnet. Das Messsystem erkennt dadurch zuverlässig und unmittelbar mögliche Maschinenschäden in Abhängigkeit der jeweiligen Parameter. Bei Änderung des Zustandes über die definierten Grenzwerte hinaus und durch die Einbindung von externen Referenzsignalen kann die Wartung Wochen oder sogar Monate im Voraus geplant und ein Ausfall umgangen werden. Die Einbindung von externen Referenzsignalen für die Messaufgabe erfolgt problemlos über den Sensor-Controller. Die Daten werden an entsprechende Netzwerkebenen und Datenbanken weitergeleitet. Der tatsächliche Wartungsbedarf ergibt sich insofern aus realen Daten und nicht wie sonst üblich basierend auf festgeschriebenen Intervallen oder Betriebsstunden. Neben der reinen Lagerüberwachung ermöglicht diese Lösung ein komplettes Prozess Monitoring: Mithilfe der Datenhistorie lassen sich Trendkurven erstellen, die Rückschlüsse auf den allgemeinen Maschinenzustand und Prozesse ermöglichen. So kann beispielsweise in Abhängigkeit der Prozessparameter nachvollzogen werden, wann und vor allem warum ein Problem zum ersten Mal aufgetreten ist. Die Fehlerquelle kann auf diese Weise endgültig behoben werden.

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Richtungsweisende Transparenz

Weitere Vorteile der Smart-Condition-Monitoring-Lösung liegen in der einfachen Inbetriebnahme mittels Plug&Play, Klartext-Alarmmeldungen mit Wartungsvorschlägen und Status-/Diagnoseanzeige, dem Anschluss durch eine einzige Kabelverbindung für Kommunikation und Spannungsversorgung, sowie der einfachen und schnellen Integration in vorhandene Applikationen. Alle Messdaten sind nach Ihrer Aufzeichnung im integrierten Webserver abrufbar. Online-Informationen über den Status und Zustand des Lagers werden über Ethernet-TCP/IP-Kommunikation an lokale oder übergelagerte Ebenen übermittelt. Die jeweilige Lösung ist flexibel erweiterbar. Sie kann somit den Gegebenheiten und Anforderungen vor Ort ideal angepasst werden. Über eine VPN-Anbindung sind auch eine Anpassung bzw. Fernwartung möglich. Die Zustandsüberwachung orientiert sich mit bidirektionalem, durchgängigem Datenhandling an den Ansätzen von Industrie 4.0. Anwendern in unterschiedlichen Industriebereichen bringt die Analyse der aufgenommenen Schwingungswerte mit dem Smart Condition Monitoring deutliche Vorteile. Die SCM-Lösungen sind nur eins der Highlights auf dem Mitsubishi-Electric-Messestand der diesjährigen SPS IPC Drives.

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