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antriebstechnik 11/2019

antriebstechnik 11/2019

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK MOTORMANAGER ZUVERLÄSSIGKEIT DURCH VORAUSSCHAUENDE WARTUNGEN Um Stillstandzeiten mit erheblichen finanziellen Auswirkungen zu vermeiden, bieten sich vorausschauende Wartungen an. Insbesondere bei drehenden Anlagenteilen treten häufig Störungen auf. Phoenix Contact stellt mit dem Motormanager eine smarte Lösung zur Verfügung, die sich auch nachträglich in Maschinen und Anlagen installieren lässt. Dipl.-Ing. Wolfgang Boll ist im Produktmarketing Contactron tätig und Dipl.-Ing. Thilo Glas ist Senior Specialist Engineering im Industry Management Process, beide bei der Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont Unter dem Begriff „Rotating Equipment“ werden diejenigen Betriebsmittel zusammengefasst, die sich – meist von einem Elektromotor angetrieben – drehen. Dazu gehören Pumpen, Kompressoren, Rührer und Lüfter ebenso wie Extruder. Fällt ein solches Betriebsmittel aus, entstehen häufig lange Stillstandzeiten, weil entweder der Motor oder das angetriebene Element ausgetauscht werden muss. Bei beiden handelt es sich oftmals um große mechanische Einheiten. Betrifft die Störung einen großen Motor oder eine komplexe Maschine, ist eine noch längere Standzeit einzukalkulieren, denn kaum ein Anwender legt sich einen kostenintensiven 500-kW-Motor auf Lager. Im Fall von speziell angefertigten Maschinen kann es zudem vorkommen, dass der Hersteller kein entsprechendes Ersatzteil vorrätig hat. In derartigen Szenarien sieht sich der Anwender mit einem großen finanziellen Verlust konfrontiert. In Elektromotoren gibt es nur wenige Bauteile, bei denen ein Defekt auftreten könnte. Dazu zählen zum einen die Wicklungen, deren Isolierung Schaden nehmen kann. Grund dafür ist entweder eine mindere Qualität der Isolierung oder eine länger andauernde 86 antriebstechnik 2019/11 www.antriebstechnik.de

SENSORIK UND MESSTECHNIK 01 Darstellung des Lastbereichs eines Motors 02 Mit der Systemsoftware IFS-CONF lässt sich der Motormanager einfach konfigurieren 01 02 Überhitzung. Beides lässt sich in der Planungsphase eliminieren. Die Lager unterliegen jedoch einem stetigen Verschleiß, der lediglich durch eine kontinuierliche Prüfung erkannt und durch einen rechtzeitigen Austausch behoben werden kann. Doch wann genau ist der richtige Zeitpunkt dafür? Wird das Lager zu früh ausgewechselt, verschenkt der Anwender wertvolle Produktionszeit. Erfolgt der Austausch zu spät, riskiert er den Ausfall des Motors, da das Lager möglicherweise gebrochen ist und dadurch weitere Elemente des Motors beschädigt werden können. MOTORLEISTUNG ALS INDIKATOR FÜR VERSCHLEISS Um das geschilderte Problem frühzeitig zu erkennen, ist ein zuverlässiger Indikator notwendig, der den aktuellen Verschleiß anzeigt, sodass sich die Wartung zum optimalen Zeitpunkt durchführen lässt. Optimal wäre es, wenn der Indikator die fällige Überholung im Voraus signalisiert, damit der Anwender sie längerfristig einplanen kann. In dem Fall ist die im Rahmen von Industrie 4.0 allseits propagierte „Predictive Maintenance“ in die Praxis umgesetzt. Aber was könnte ein geeigneter Indikator sein? Auf der einen Seite gibt es die Sensorik, die auf Basis der Überwachung der Vibrationen einen klaren Rückschluss auf den Zustand des Lagers ermöglicht. Die DIN ISO 10816 legt in ihren einzelnen Teilen konkrete Grenzwerte der Vibrationen z. B. für Kreiselpumpen fest, die sich mit einem am Motor angebrachten Vibrationssensor präzise und zuverlässig ermitteln lassen. Eine andere Methode, die sich etwa zur Überwachung eines Rührers empfiehlt, stellt die aufgenommene Leistung des Motors dar. Das gilt insbesondere, sofern nicht nur der Strom betrachtet wird, sondern auch die Wirkleistung und der cos ϕ. Fungiert der Motor als Sensor, muss kein zusätzliches Gerät erworben und installiert werden. Die erfassten Daten sind genau und lassen sich – abhängig von der Messung – über den gesamten Lastbereich linear aufnehmen und entsprechend auswerten. Beo bachtung des Motorstroms als sinnvoll, da der Motor oder Antrieb mit einem optimalen cos ϕ betrieben wird und sich in diesem Bereich wenig verändert (Bereich C in Bild 01). Denn er sollte idealerweise für den oberen Lastbereich ausgelegt sein. 80 % aller Motoren oder Antriebe arbeiten allerdings im mittleren Bereich, in dem kaum eine Strom- oder cos-ϕ-Änderung auftritt (Bereich B in Bild 01). Hier lässt sich eine Über- oder Unterlast lediglich über die Änderung der erfassten Wirkleistung zuverlässig erkennen. Im Gegensatz zu einer Strom- oder cos-ϕ-Messung umfasst die Wirkleistung sämtliche relevanten elektrischen Größen. In diesem Hilger u. Kern Industrietechnik Professionelle Instandhaltung Das perfekte Equipment für die präzise und vorausschauende Instandhaltung TRUMMETER ® Riemenspannung messen VSHOOTER ® Maschinenverschleiß erkennen Jetzt bestellen: 0621 3705 - 294 KRITISCHE LASTZUSTÄNDE ÜBERWACHT Bei cos ϕ handelt es sich um den Wirk- oder Leistungsfaktor. Dieser setzt sich aus dem Verhältnis von der Wirkleistung zur Scheinleistung zusammen. Ein Motor oder Antrieb, der im unteren Lastbereich genutzt wird, lässt sich mit einem cos-ϕ-Wächter optimal auf Über- oder Unterlast überwachen, weil sich dieser Parameter in einem solchen Lastbereich erheblich ändert – siehe Bereich A in Bild 01. Zur Kontrolle des oberen Lastbereichs erweist sich die LEAK-DETECT Druckluftleckagen suchen Hilger u. Kern GmbH Industrietechnik industrieelektronik@hilger-kern.de www.hilger-kern.de T°SHOOTER ® Temperaturzonen erfassen