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antriebstechnik 1-2/2016

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PREDICTIVE MAINTENANCE I

PREDICTIVE MAINTENANCE I SPECIAL Aus einer Hand Kontinuierliche Zustandsüberwachung steigert Anlagenverfügbarkeit und Produktivität Jörg Deckers Condition Monitoring ist ein essentieller Bestandteil der Digitalisierung der Industrie: Die reibungslose und störungsfreie Verfügbarkeit von Produktionsanlagen steht für Betreiber an erster Stelle, denn nur so ist die maximale Produktivität von Produktions-, Förder- und Verarbeitungs anlagen gewährleistet. Idealerweise handelt es sich bei der Condition Monitoring-Lösung um ein integriertes System inklusive Services aus einer Hand. Eine effiziente Condition Monitoring- Lösung wie das Drive Train Condition Monitoring-System (DTCM) von Siemens ist in die Automatisierung integriert und überwacht den gesamten Antriebsstrang. Im Mittelpunkt stehen dabei Motoren, Getriebe, und weitere Komponenten des mechanischen Antriebsstranges, sodass sich eventuelle Schäden frühzeitig erkennen und beheben bzw. vermeiden lassen. Darüber hinaus wird das Zusammenspiel einzelner Komponenten sorgfältig analysiert. Die Überwachungsdaten fließen in einem System zusammen und werden von Experten in Form von Zustandsberichten detailliert ausgewertet. Anlagenbetreiber sind somit stets auf dem Laufenden und können bei Bedarf erforderliche Maßnahmen umgehend in die Wege leiten – so lassen sich kostspielige Anlagenstillstände vermeiden, Wartungsintervalle optimieren und Instandhaltungskosten reduzieren. Getriebe seit 22 Jahren im Einsatz In welchem Maße sich ein DTCM-System auszahlen kann, demonstriert das Fallbeispiel aus einem Zementwerk in Süddeutsch land. Dort ist seit 22 Jahren ein Flender KMP 590 Getriebe im Einsatz, und nicht zuletzt dank der langjährigen, kontinuier lichen Zustandsüberwachung darf von vielen weiteren Jahren ausgegangen werden. Das DTCM-System wurde im Jahre 1998 am Getriebe des Vertikalmühlenantriebs ins- Dr.-Ing. Jörg Deckers ist Senior Key Expert für Condition Monitoring bei der Siemens AG in Voerde talliert – zum optimalen Zeitpunkt, denn bereits bei den ersten Messungen wurde ein Motorlagerschaden diagnostiziert. Dieser ließ sich während eines kurzen, geplanten Stillstandes rasch beheben. 2009 wurde eine kosteneffiziente Retrofit- Maßnahme durchgeführt: Die Hauptkomponente des CMS wurde ausgetauscht, wobei die Sensoren und Kabel weiterhin verwendet werden konnten. Im Jahr 2013 erfolgte beim Remote Service mit der Umstellung von der Analog- auf die Breitbandtechnik ein weiterer Meilenstein: Das System lässt sich nun dank der schnelleren Übertragungstechnologie komfortabel parametrisieren; für die Diagnose können bei Bedarf auch große Datenmengen blitzschnell übertragen werden. Im Telediagnose-Center kann eine Visualisierung der Online-Signale annähernd in Echtzeit erfolgen. Anfang 2014 bewährte sich das DTCM- System endgültig: Im Rahmen des regulären Halbjahresberichts zeigten sich erstmals deutliche Anzeichen für einen Innenringschaden des Wälzlagers am motorseitigen 01 Integrierte Service- und Überwachungslösungen aus einer Hand schaffen Sicherheit für den Kunden und seine Produktionsanlagen Lager der Getriebe-Eingangswelle. Die zuständigen Diagnose-Experten empfahlen langfristig eine Instandsetzung. Ziel des Kunden war es, bis zum regulären Winterstillstand im Februar 2015 weiterhin zu produzieren; so sollte die verbleibende Restnutzungsdauer des Wälzlagers im Sinne einer zustands orientierten Instandhaltung optimal ausgenutzt werden – mit kontrolliertem Risiko. Der entstehende Schaden wurde in der Folge engmaschig überwacht, um bei einer Zustandsverschlechterung bzw. sich abzeichnenden Folgeschäden schnell reagieren zu können. Und der Plan ging auf: Die Instandsetzungsarbeiten verliefen zum geplanten Zeitpunkt reibungslos, denn durch die lange Vorlaufzeit konnten Ersatzteile organisiert werden und versierte Instandsetzungstechniker standen bereit. Das ausgetauschte Lager zeigte exakt das erwartete Schadensbild, zu nennenswerten Folgeschäden war es nicht gekommen, und die Reparatur konnte vor Ort durchgeführt werden. Die tatsächliche Ausfallzeit ließ sich dadurch 56 antriebstechnik 1-2/2016

auf ein Minimum reduzieren, die Anlage konnte nach kurzer Zeit den Betrieb wieder aufnehmen. DTCM am Multipledrive Auch das Beispiel eines indischen Zementherstellers zeigt auf, wie ein DTCM-System Service- und Lebenszykluskosten spürbar senken kann. Das Besondere an diesem Fall: Entwicklung, Konstruktion, Aufbau, Service und Condition Monitoring des Anstriebsstranges wurden als Siemens Inte grated Drive System (IDS) aus einer Hand bezogen. Bei dem Antriebsstrang des neuartigen Antriebskonzeptes für Vertikalmühlen, dem sogenannten Multipledrive, wirken vier separate Antriebseinheiten auf einen Zahnkranz. Daher kommt der Lastausgleichsregelung eine hohe Bedeutung zu. Arbeiten die Antriebe gegeneinander oder schwingen sich auf – etwa aufgrund falscher Einstellung der Reglerparameter – sind schlimmstenfalls Verzahnungs- oder Lager schäden die Folge. Im Fokus des ab Werk installierten DTCM-Systems steht also die Überwachung der mechanischen Antriebsdrehmomente. Dafür ist jede Antriebs einheit an der jeweiligen Antriebswelle des Vorschaltgetriebes mit einer dehnungsmessstreifen-basierten Drehmoment mes s- stelle ausgestattet. Die Drehmomente werden auf Extremwerte sowie Dynamik überwacht; Abweichungen vom Normzustand lösen einen Alarm bzw. die Aufzeichnung hochaufgelöster Ereignisschriebe aus. Darüber hinaus werden aus den Frequenzumrichtern die gerechneten Motordrehmoment-Signale an das DT- CM-System übertragen. Für die Überwachung der MEIN TIPP Dirk Schaar, Chefredakteur Eine effiziente Condition-Monitoring- Lösung übernimmt die komplette Überwachung des Antriebsstrangs und steigert die Anlagenverfügbarkeit. Wie das in der Praxis aussieht, beschreibt der Autor eindrucksvoll anhand zweier Beispiele. Anlagenbetreiber können sich also ganz auf ihr Kerngeschäft konzentrieren. Gleitlager an den Vorschalt getrie be wellen sowie der Wälzlager an den Zwischen- und Abtriebswellen kommen je Antriebseinheit eine Öl-, Temperatur- sowie eine Schwingungsüberwachung zum Einsatz. Die A- und B-seitigen Wälzlager an den modernen Antriebsmotoren sind ebenfalls schwingungsüberwacht. Das DTCM-System kontrolliert außerdem die Hydraulikdrücke der hydrostatischen Axial-Gleitlager sowie die Gleitlagertemperaturen der Gleitlager an Zahnkranz und Mahltellerflansch des Mill Center Bodys. Mithilfe von Wegmesssystemen überwacht das System den radialen und axialen Rundlauffehler ebenso wie die Verbindung des geteilten Zahnkranzes. Um den Verkabelungsaufwand bei der Inbetriebnahme gering zu halten, sind alle Sensoren ab Werk installiert und zu den am jeweiligen Stahlrahmen befestigten Zwischenklemmkasten hin verdrahtet. Die vorverkabelten, an den mechanischen Antriebs einheiten montierten Schaltkästen mit den Interface Nodes werden bei der Vor-Ort- Inbetriebnahme mittels Lichtwellenleiterkabel vernetzt. Dies ermöglicht trotz hoher Abtastraten der Schwingungssignale und hoher Kanalzahl eine große Bandbreite für die Datenübertragung der zeitsynchron abgetasteten Signale zum Analyse-PC, auch über große Entfernungen hinweg. Per Softwareschnittstelle wer- antriebstechnik 1-2/2016 57

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