Condition Monitoring bietet eine höhere Verfügbarkeit und planbare Serviceeinsätze. Wie das geht, und dass es gar nicht so kostspielig ist wie viele vielleicht vermuten, zeigen einige Beispiele.
„Condition Monitoring wird massenmarktfähig“, betont Peter Michael Synek, Projektmanager beim Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. (VDMA) und Mitorganisator der Sonderschau „CMS“ auf der Hannover Messe. Ein wichtiger Bereich des Condition Monitorings ist die Schwingungsanalyse. Die Desch Antriebstechnik beweist die Vielseitigkeit dieser Technik und deren positive Impulse auf die Lebensdauer von Maschinen und Anlagen. Nach dem Motto: „Lagerüberwachung kann jeder“ bietet das Unternehmen als Hersteller von Getrieben, Kupplungen und Pressen-Komplettantrieben, dass in punkto Condition Monitoring noch viel mehr möglich ist. Beispiel mobile Arbeitsmaschinen: Aufgrund der äußerst strengen Abgasnormen bei Verbrennungsmotoren sind die Regler heute viel aggressiver als früher. Das ergibt immense Auswirkungen auf die Kupplungen – meist bei mobilen Arbeitsmaschinen. Mithilfe von Drehschwingungsmessungen kann der Antriebsstrang optimiert werden. Auch ein Aluminium verarbeitender Betrieb setzt auf die kontinuierliche Schwingungsmessung zur Prozessverbesserung. Anhand des Schwingungsmusters kann man ableiten, ab welchem Zeitpunkt das Produkt schlechter zu werden droht. „Mit diesem Wissen kann das Unternehmen Serviceeinsätze planen und damit Kosten und Produktqualität perfekt aufeinander abstimmen“, kommentiert Peter Michael Synek.
Ein weiteres Betätigungsfeld für die Schwingungsanalyse ist die präzise Untersuchung mit anschließender Auslegung von Fundamenten. Mithilfe der Messergebnisse kann der Fachmann erkennen, wo ein Fundament verstärkt ausgeführt werden muss, wo Dämpfer Resonanzen abschwächen helfen und wo eine besonders starke Fixierung vorhanden sein muss.
Die häufigste Ursache für Motor- und Getriebeschäden sind Lagerprobleme. Entweder stimmt die Ausrichtung nicht perfekt oder Unwuchten sorgen für stärkere Belastungen der Lager. Beides setzt deren Lebensdauer herab. Einen drohenden Lagerschaden zu erkennen ist indes keine große Angelegenheit und in nur einer halben Stunde erledigt. Entsprechende Messverfahren zeigen sofort den Ort und die Stärke der Schädigung an. Mittlerweile gibt es sogar Low-cost-Sensoren, die an gefährdeten Stellen aufgesetzt werden können und permanent den Zustand der Lager anzeigen. Solche auf Schwingungsmessung basierenden CM-Systeme erkennen natürlich weit mehr. So passiert es immer wieder, dass Maschinenbediener auf Lagerschaden tippen, es sich aber tatsächlich um Verzahnungsschäden handelt. Werden die Lager getauscht, sind Kosten entstanden, ohne dass das Problem behoben wurde. Das ist einem Aluminiumverarbeiter passiert, der dann anschließend ein Online-CM-System installiert hat und dabei erkannte, dass Anlagenschädigungen aus bestimmten Drehschwingungen resultieren.
Nach der Erfahrung von Peter Michael Synek „sind Online-Überwachungssysteme im Kommen“. Dieser Trend wird natürlich auch dadurch verstärkt, dass die funkbasierte Kommunikation überall Stand der Technik ist. CM-Systeme lassen sich deshalb ohne großen Mehraufwand über weite Strecken nutzen. Somit gewinnt Teleservice zusehends an Bedeutung. Wer schon einmal in der Zwickmühle war, dass er aufgrund eines Totalausfalls übernacht ein nicht verfügbares Maschinenelement gebraucht hat, der weiß um die Risikominderung durch Einsatz von kontinuierlich arbeitenden Überwachungssystemen, die einen bevorstehenden Ausfall frühzeitig melden. Auch Werkzeugmaschinen können heute über das Internet einer umfassenden Datenerfassung unterzogen werden. Dabei geht es nicht mehr allein um die zustandsorientierte Wartung. Die erfassten Daten können für die Bereiche Instandhaltung, Produktion und Management genutzt werden. So sind beispielsweise genaue Aussagen zu den Gesamtkosten einer Maschine über ihren Lebenszyklus (TCO) hinweg möglich. Derartige Dienstleistungen bieten beispielsweise die Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH auf der Basis der ePS Dienste ihren Kunden an.
Ein weiteres Beispiel für Low-cost-Lösungen in der Hydraulik bietet die Argo-Hytos mit Mini-Laboratorien für weniger als 1000 Euro. Vis+ misst Viskosität (Ölqualität), Temperatur und Dielektrizitätskonstante (Ölalterung). Die aus einem gemeinschaftlich durchgeführten Entwicklungsprojekt des Herstellers und des Instituts für Fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS) in Aachen entstandenen Sensoren wurden in Feldtest mit einem Betonpumpenhersteller sowie einem Papiermaschinenhersteller auf Herz und Nieren getestet.
„Das belegt“, so Peter Michael Synek, „dass die kontinuierliche Zustandsüberwachung ihren Nischencharakter ablegt.“ Ziel des beschriebenen Projekts war nämlich die automatisierte Ereigniserkennung. Die Messung der Viskosität ist aufwändig, aber mittlerweile auch in kleinen Sensoren machbar. Durch die sofortige Eingruppierung der Hydraulikflüssigkeit in die unterschiedlichen ISO- oder NAS-Klassen, erkennen Anwender nicht nur den Zustand, sondern auch jede Veränderung. Diese kann durch hohe Scherkräfte – also harte Beanspruchung – oder durch Ölvermischungen ausgelöst werden.
Bevor nun eine Maschine oder ein Fahrzeug Schaden nimmt, meldet der Sensor einen Kontrollwert oder eine rasch auftretende Fehlentwicklung innerhalb des Hydrauliköls an die Steuerung. Heute geht es nicht mehr darum, dass solche Zusatzsysteme den Nimbus von „Nice to have“ besitzen, sondern dass sie ganz klare Auskünfte über schädigende Zustände liefern, die hohe Kosten für Service und Reparatur nach sich ziehen können. Automatisierte Ereigniserkennung umschreibt den Trend zu Condition-Monitoring-Systemen sehr treffend. Wichtig für den Erfolg solcher Maßnahmen ist nämlich die zielgerichtete Beurteilung der erhaltenen Messwerte. Diese findet bereits im erwähnten Ölanalysesensor statt. Er besitzt das Expertenwissen, das für den optimalen Einsatz von Systemen zur Früherkennung notwendig ist, gewissermaßen „on Board“ und muss die Ergebnisse nur noch über eine RS232-Schnittstelle oder über eine Analogwertübertragung (4 – 20 mA) an die Steuerung melden.
Anwender müssen sich heute zwangsläufig die Frage stellen, ob sie auf eine Investition unter 1000 Euro verzichten wollen, um stattdessen immer mit der Gefahr von Pumpen-, Motor- oder Aggregatsschäden zu leben. Denn ein einziger Ölanalysesensor im System genügt, um den Ist-Zustand zu erfassen und mit diesem Wissen die Verfügbarkeit erhöhen zu können. Die Anwendungsbreite von CM-Sensoren ist vielfältig. Sie erkennen die Ölqualität, eine Ölvermischung, die Verwendung von biologisch schnell abbaubaren Druckflüssigkeiten, Ölverschmutzung und viele weitere wichtige Indikatoren für einen reibungslosen Maschinen- und Anlagenbetrieb. Kurzum: Solche Sensoren sehen jederzeit, wie es dem Öl geht und was damit gemacht worden ist – letztendlich das, was alle Anwender benötigen.
Werner Möller werner.moeller@konradin.de
Kosteneffizienz
Maschinenstillstände durch unvorhersehbare Ausfälle sind passé. Condition-Monitoring- und Diagnose-Systeme überwachen Komponenten und Prozesse. Sie messen die Betriebsdaten, werten diese aus und überprüfen den so ermittelten Maschinenzustand kontinuierlich auf Abweichungen. Ihr Nutzen liegt in der Optimierung der Produktion – durch kürzere Stillstandzeiten der Maschinen und geringere Energie- und Betriebskosten. Das Angebot reicht von mobilen Messgeräten bis hin zu eingebetteten CM-Konzepten.
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