Maschinenüberwachung


Einführung

Eine der Hauptursachen für Störungen und Ausfälle von Maschinen und Anlagen sind deren elektromechanischen Stellglieder, Antriebseinheiten und Sensoren. Überschlagsmäßig kann man davon ausgehen, dass zwei Drittel aller unerwarteten Ausfälle darauf zurückzuführem sind. Nur ein Drittel der Maschinen fällt aufgrund von Herstellungsmängeln sowie mangelnder Wartung der Verschleißteile und deren Folgeschäden aus. Es ist also überlegenswert darüber nachzudenken wie man diese ungewollten Stillstandzeiten und die damit verbundenen Kosten minimieren kann. Teleservice und Fernwartung sind die Synonyme für diese Technologie, welche vielfach noch als Geheimtipp gehandelt werden. So hochstilisiert kam es leider zu einer inflationären Verwendung dieser Begriffe und angesichts der offensichtlichen Diskrepanz zwischen Anspruch und Nutzen stellte sich bald Ernüchterung ein. Trotz der immer wieder zu hörenden und nachzulesenden Versicherungen, dass Teleservice technisch kein Problem sei, erweist sich deren Umsetzung in der Praxis meist schwieriger als erwartet denn entweder können die Messwerte das Umfeld nur bedingt ausloten oder aber die Kosten zur Überwachung aller Meßgrößen übersteigen bei weitem den erwarteten Nutzen. Zum Teil liegt es aber auch daran, dass die Menge der auszuwertenden Daten zeitliche nicht verarbeitet werden kann. Wir wollen trotzdem zeigen, dass dieses Gebiet - verzichtet man auf unrealistische Ansätze - vor allem den mittelständischen Unternehmen ein großes Kostensparpotential bietet.


Ansatz

Zunächst einmal ist es wichtig mit der Vorstellung aufzuräumen, dass Teleservice etwas mit der Überwachung eines Atomkraftwerkes gemein hat, wo ständig Tausende von Meßgrößen aufgezeichnet, an riesigen Messpulten angezeigt und bei Überschreitung gewisser zulässiger Min-/Maximalwerte einen Alarm auslösen. Auch gibt es kein "Allerweltssystem", welche für jede Art der Überwachung eingesetzt werden kann. Vielmehr gilt es - mit Fach- und Sachverstand - jene Parameter an einer Maschine ausfindig zu machen, welche für die Qualität des zu fertigenden Produkts am wichtigsten sind. Wer sich mit Qualitätsmanagement auseinander gesetzt hat, weiß bereits viel mehr als jeder selbsternannte Teleservice-Guru. Eher habert es daran die geeignete Messtechnik zu finden, denn nicht immer verfügt eine technische Einrichtung über die zur automatischen Überwachung notwendige Sensorik. Dabei muß die beste Lösung nicht immer in der Überwachung der primären Messgrößen liegen, vielfach können und müssen Sekundärmeßgrößen ausgewertet werden. Hier ist manchmal selbst der Fachmann überfordert weil er zu stark auf vordergründige Qualitätsparameter schaut, d.h. betriebsblind ist. Umgekehrt müssen aber auch die Automatisationsspezialisten bereit sein, auf die Belange des Fachmanns einzugehen, weil Teleservice sehr viel mit TQM gemein hat und nicht nur helfen soll Ausfallszeiten zu minimieren.

Starre Komponenten wie z.B. Wellen, Gestänge und Lagerblöcke sind dauerfest ausgelegt, dagegen sind tribologische Kontakte mit ihren relativ zueinander beweglichen Teilen wie z.B. Lager, Getriebe und Kupplungen für die Diagnose relevant. Schäden in den tribologischen Kontaktstellen kündigen sich in der Regel durch ein geänderte Eigenschaften an. Die Ursache dafür ist zusätzliches Spiel und verändertes Reibverhalten durch Verschleiß und Veränderungen des Schmierstoffes. So lässt z.B. die Interpretation des zeitlichen Temperaturverhaltens unter bestimmten Betriebszuständen bereits gewisse Schlüsse über den Zustand der einzelnen Komponenten zu. Zur Identifikation kann auch die Messung der Stromaufnahme der Antriebsmotoren, der Frequenzen und der Schwingungsamplituden beitragen. Die gemessenen Werte werden mit den Temperaturverhalten korreliert wobei neben den Normalbetrieb auch spezielle Betriebszustände wie Anlauf und Auslauf untersucht werden müssen. Die Temperaturmessung erfolgt mit Hilfe der in den tribologischen Kontaktstellen integrierten NTC-Widerstände oder berührungsloser Infrarotsensoren (siehe Bild). Vibrationen können mittels Miniaturrichtmikrofonen oder per Laser gemessen werden. Das Wichtigste jedoch ist immer eine an das jeweilige Modell angepasste Auswertesoftware. SEPA konzipiert und installiert Systeme für nahezu jede Anwendung.

 

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