Condition Monitoring in der Schwingungsmesstechnik
Condition Monitoring bezieht sich auf die kontinuierliche Überwachung und Analyse von Maschinen, Anlagen oder Systemen, um den Zustand und die Leistung zu bewerten. Durch den Einsatz von Sensoren und Messgeräten werden verschiedene Parameter wie Vibrationen, Temperaturen, Drücke oder Schmierstoffzustände erfasst. Diese Daten werden dann analysiert, um frühzeitig Anzeichen von Verschleiß, Fehlfunktionen oder anderen Problemen zu erkennen. Condition Monitoring ermöglicht eine präventive Instandhaltung, da potenzielle Ausfälle vorhergesagt werden können. Dadurch können ungeplante Stillstände vermieden, die Lebensdauer von Anlagen verlängert und die Effizienz gesteigert werden.
Kontinuierliche Zustandsüberwachung von Maschinen
Für das Condition Monitoring von rotierenden Maschinen wird die Schwingungsmesstechnik eingesetzt. Schwingungsanalysen geben Rückschlüsse auf den Anlagenzustand und helfen dabei, Änderungen frühzeitig zu erkennen und eine Wartung einzuplanen. So können Störungen rechtzeitig verhindert, die Anlagenverfügbarkeit erhöht und die Wartungskosten gesenkt werden. Die eingesetzte Messtechnik für das Condition Monitoring unterscheidet sich durch den Leistungsumfang, ihre Flexibilität und durch die Unterstützung des Herstellers bei der Anpassung an kundenspezifische Anlagen.
Durch Condition Monitoring Ausfallzeiten vermeiden
Wenn es um eine höchstmögliche Anlagenverfügbarkeit geht, ist ein kontinuierliches Condition Monitoring notwendig. Sie erkennt, ob Anlagenteile durch Verschleiß vorzeitig ausfallen oder durch Schwingungen beschädigt werden könnten. Die Schwingungsanalyse ermöglicht eine vorausschauende, planbare Instandhaltung. Eine zuverlässige Zustandsanalyse ist bei vielen Anlagen allerdings nicht trivial. Es gilt Wälzlager, Gleitlager und Getriebe zu überwachen und Störeinflüsse gezielt herauszufiltern. Die Sensorik, die Schwingungsmesstechnik und die Auswertesoftware müssen dafür geeignet und ausreichend leistungsfähig sein. Das Condition Monitoring muss zudem an die jeweilige Anlage angepasst werden.
Schwingungsmesstechnik überwacht Anlagenkomponenten
Die Erfassung und Auswertung von Schwingungen erfordert eine leistungsfähige Messtechnik. Das Messgerät Expert Vibro wurde speziell für Condition Monitoring-Aufgaben an rotierenden Maschinen und für Schwingungsaufgaben entwickelt.
- Autarker lokaler Betrieb: Expert Vibro ist sehr leistungsfähig und kann durch seinen internen Speicher rein lokal betrieben werden. Die Sensorsignale werden über 4, 8, 12 oder 16 synchrone Messkanäle mit Abtastraten von bis zu 50kHz pro Kanal erfasst.
- Analyse und Überwachung: Die Messtechnik erfasst die Beschleunigungswerte und den Wellenabstand, verdichtet die Daten zu aussagekräftigen Kennwerten und wertet diese online aus. Eingestellte Schwellwerte werden in Echtzeit überwacht und bei Grenzwertverletzungen können Digital-Ausgänge in msec geschaltet werden.
- Leistungsfähige Signalverarbeitung: Bei großen Anlagen können unterschiedliche Bauteile für die unerwünschten Schwingungen verantwortlich sein. Mit einer Frequenzanalyse und durch eine Phasenbestimmung ist eine tiefergehende Diagnose, eine genaue Identifizierung einzelner Komponenten und ein differenziertes Bild auffälliger Schwingungen möglich.
- Software für Schwingungsanalysen: ProfiSignal ist die Software für die Messwerterfassung, -analyse, Visualisierung und Automatisierung. Die Zusatzoption „Vibro“ liefert spezielle Visualisierungen für schwingungsmesstechnische Analysen wie Bode-Diagramm, Frequenzspektrum (FFT), Hüllkurvenspektrum oder das Wasserfall-Diagramm. Mit der Software ProfiSignal 20 können Messdaten dezentral erfasst und über beliebige Endgeräte standort- und plattformunabhängig abgerufen werden.
Hochwertige Messtechnik und Prüftechnik für das Condition Monitoring
- Transportbandüberwachung: Die Rollen an den Carriern eines Gepäcktransportfördersystems werden durch die andauernden Belastungen stark beansprucht. Der Verschleiß und die Ausfallrate der Rollen sind allerdings sehr unterschiedlich. Um einen Stillstand des Gepäcktransports zu vermeiden, wird jeder Carrier durch zwei Beschleunigungssensoren einzeln überwacht. Die sehr große Masse an Sensordaten wird in der Messtechnik zunächst vorselektiert und verdichtet und schließlich per OPC UA HA an die Steuerung übertragen. Die Auswerteroutinen wurden durch die Anwendungsentwicklung von Delphin erstellt, getestet und vor Ort implementiert. Jetzt wird der Verschleiß der Transportrollen permanent überwacht und eine zeitgerechte Instandhaltung ermöglicht.
- Lüfterüberwachung: In den Fertigungshallen eines pharmazeutischen Betriebs sorgen Großlüfter für die Einhaltung vorgegebener Temperaturbereiche. Um den Ausfall von Lüftern und Unterbrechungen im laufenden Betrieb zu vermeiden, werden die Antriebslager der Lüfter durch Beschleunigungssensoren überwacht. So wird der Zustand permanent analysiert und der Abnutzungsgrad ermittelt. Durch die ständige Lüfterüberwachung wird sichergestellt, dass jedes Lager nach dem Abnutzungsgrad vorausschauend ausgetauscht werden kann. Für die Antriebslager sind Grenzwerte definiert, die bei einem gestiegenen Verschleiß einen (nicht kritischen) Voralarm auslösen. Die vorverarbeiteten und verdichteten Daten werden über die ODBC-Schnittstelle (Open Database Connectivity) an das zentrale ERP-System übermittelt. Kommt es zu einem schwerwiegenden Fehler erfolgt ein Hauptalarm und der Betrieb wird automatisch gestoppt, um eine Beschädigung des Lüfters zu verhindern.
Typische Anwendungsgebiete
des Condition Monitorings
- Überwachung von Anlagen für höchste Anlagenverfügbarkeit
- Zustandsüberwachung von Wälz- und Gleitlagern
- Turbinen- und Generatorenüberwachung
- Pumpenprüfstände
- Getriebeprüfstände
Größtmögliche Flexibilität für das Condition Monitoring
Das Messgerät Expert Vibro wurde für einen möglichst flexiblen Einsatz entwickelt. Es kann je nach Bedarf oder für tiefergehende Analysen die Daten unterschiedlicher Sensoren aufnehmen sowie Schwingungs- und Prozessdaten miteinander verbinden. Neben Beschleunigungssensoren lassen sich z. B. auch Temperatur-, Wirbelstrom-, Körperschall-, Kraft-, Druck- und Durchflusssensoren oder Messmikrofone nach IEPE-Standard (Integrated Electronics Piezo Electric) einbinden. Durch eine Datenerfassung mit 24-Bit-Auflösung und sehr hohen Abtastraten können Schwingungs- und Prozessmesswerte in einem System zeitsynchron erfasst und ausgewertet werden.
Condition Monitoring und IIoT
Das Industrial Internet of Things (IIoT) spielt eine entscheidende Rolle bei der Weiterentwicklung von Condition Monitoring Systemen. IIoT ermöglicht die Vernetzung von Maschinen und Anlagen, wodurch eine umfassende Erfassung und Analyse von Daten in Echtzeit möglich wird. Durch die Integration von Sensoren und anderen Geräten in das IIoT können Condition Monitoring Systeme kontinuierlich Daten über den Zustand von Maschinen sammeln. Diese Daten werden dann über das Internet an eine zentrale Plattform oder Cloud-Lösung übertragen, wo sie analysiert und ausgewertet werden.
Die Vorteile des IIoT für Condition Monitoring sind vielfältig. Zum einen ermöglicht es eine umfassende Überwachung großer Anlagen oder Maschinenparks, da Daten von verschiedenen Standorten zentral erfasst und analysiert werden können. Dadurch können potenzielle Probleme frühzeitig erkannt und Wartungsmaßnahmen gezielt geplant werden.
Darüber hinaus ermöglicht das IIoT die Integration von fortschrittlichen Analysetechniken wie maschinellem Lernen oder künstlicher Intelligenz. Diese Technologien können große Datenmengen verarbeiten und Muster oder Anomalien identifizieren, die für menschliche Analysten schwer zu erkennen wären. Dadurch wird die Effizienz und Genauigkeit des Condition Monitorings weiter verbessert.
Ein weiterer Vorteil des IIoT ist die Möglichkeit der Fernüberwachung. Durch die Vernetzung von Maschinen können Zustandsdaten in Echtzeit überwacht werden, unabhängig von Standort oder Zeitzone. Dies ermöglicht eine schnellere Reaktion auf Probleme und eine effektivere Planung von Wartungsmaßnahmen.
Insgesamt trägt das IIoT maßgeblich zur Weiterentwicklung von Condition Monitoring Systemen bei, indem es eine umfassende Datenerfassung, fortschrittliche Analysetechniken und Fernüberwachung ermöglicht. Dadurch können Unternehmen ihre Anlagen effizienter betreiben, Ausfallzeiten reduzieren und die Lebensdauer ihrer Maschinen verlängern.
Schwingungsmesstechnik an die Anlage adaptieren
Für die Zustandsüberwachung einer Maschine oder Anlage können je nach Anwendung sehr unterschiedliche Anpassungen erforderlich sein. Es geht in der Praxis häufig um eine anlagenspezifische Sensorik, um die Anbindung an ein vorhandenes Datenbanksystem sowie um den Anschluss an die Anlagensteuerung.
Die Messtechnik von Delphin stellt dafür die Schnittstellen bereit, wie OPC UA, Modbus RTU, Modbus TCP, PROFIBUS oder CAN. Softwareseitig werden OPC UA (HA) und ODBC unterstützt. Die Anwendungsentwicklung von Delphin unterstützt bei Bedarf, um eine möglichst rasche und problemlose Adaption der Messtechnik an die jeweilige Anlage zu gewährleisten.
Messtechnik leistungsfähig und kompakt
Für das Condition Monitoring mit der Schwingungsmesstechnik ist eine besonders leistungsfähige Messeinrichtung erforderlich. Neben der Datenerfassung geht es um die schnelle Verarbeitung sehr großer Datenmengen, eine Online-Vorverarbeitung, Kennwertberechnungen, besondere Analysemethoden wie die Phasenwinkelbestimmung, die Auswertung von hochaufgelösten Frequenzspektren (FFT) sowie um eine Alarmverarbeitung in Echtzeit beim Überschreiten von Grenz- und Schwellwerten. Durch sehr kompakte Abmessungen, wie beim Messgerät Expert Vibro (217 x 88 x 128 mm) ist in der Regel kein zusätzlicher Schaltschrank erforderlich.
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