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Maßgeschneidert ist die Devise: Eine Instandhaltung von der Stange gibt es für Kraftwerke und verfahrenstechnische Anlagen nicht. Bild: 101cats/iStockphoto, TÜV Süd Industrie Service
Konventionelle Energie

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Massanzug fürs Kraftwerk

Text: Hans Christian Schröder, TÜV Süd Industrie Service
Modernisierungen und Neuanschaffungen verschieben Unternehmen gerne. Damit sinken zwar kurzfristig die Betriebskosten, doch die Betriebsrisiken steigen. Auf Anlagen zugeschneiderte Ansätze bei der Instandhaltung versprechen hohe Einsparpotenziale.

Kosteneinsparungen an der falschen Stelle zahlen sich nicht aus. Dies gilt besonders für die Instandhaltung von Kraftwerken und verfahrenstechnischen Anlagen. Diverse Schadensereignisse in der jüngeren Vergangenheit haben gezeigt, dass viele Schäden allein auf nicht optimale Instandhaltungs- und Überwachungs-Strategien zurückzuführen sind.

Dabei ist Instandhaltung klar von Instandsetzung abzugrenzen: Instandsetzung beinhaltet rein reaktive Maßnahmen. Instandhaltung hingegen dient dem Funktionserhalt durch vorbeugende Maßnahmen. Im Fokus einer qualifizierten Instandhaltung steht die Anlagenoptimierung, um den reibungslosen Ablauf und die hohe Betriebstauglichkeit auf lange Sicht zu gewährleisten. Instandhaltung bedeutet immer einen Spagat zwischen Aufwand und Nutzen. Die passende Strategie ermöglicht, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen und reduziert gleichzeitig die Instandhaltungskosten. Aber welche ist die richtige? Es gibt verschiedene Ansätze, doch jede Anlage ist in ihrem Betriebsverhalten einzigartig, sodass keine Strategie eins zu eins übertragbar ist.

Auch ein Blick auf die Regelwerke reicht nicht aus. Diese kommen bei der Herstellung, vor Inbetriebnahme und bei wiederkehrenden Prüfungen zum Einsatz. Im Anlagenbetrieb braucht es „Maßanfertigung“. Deshalb gilt es, die vorhandenen Ansätze kritisch zu prüfen und abhängig von den jeweiligen Besonderheiten zu wählen und zu kombinieren. Die Kernfragen dabei lauten: Welche Instandhaltungsstrategien passen zum Unternehmen, zur Anlage und zur Organisation der Instandhaltung? Und welche Strategie eignet sich wann und für welchen Bereich?

Prognose von Ausfällen

Die Ausfallbehebung ist eine rein reaktive Wartung ohne konzeptionelle Ausrichtung. Der vorhandene Nutzungsgrad von Komponenten wird zwar voll aufgezehrt (bis zum Versagen), doch führt dies zu ungeplanten Ausfällen und kostenintensiven Stillständen. Mit der vorbeugenden Instandhaltung ist eine präventive Wartung ohne ganzheitlichen Ansatz verknüpft. Durch ein standardisiertes Vorgehen nach festen Intervallen werden ungeplante Ausfälle reduziert. Doch oftmals werden Bauteile bevor sie ihre Verschleißgrenze erreichen ausgetauscht (Überwartung), was die Kosten erhöht. Bei der zustandsorientierten Instandhaltung wird der jeweilige Zustand der Komponenten überwacht, um das Schädigungspotenzial rechtzeitig zu erkennen. So können Ausfälle prognostiziert und notwendige Wartungsarbeiten rechtzeitig eingeplant werden. Der Kostenreduktion durch Vermeiden ungeplanter Stillstände stehen jedoch höhere Anschaffungskosten für Überwachungsoptionen gegenüber. Die vorausschauende Instandhaltung ist eine aktive Wartung mit konzeptioneller Ausrichtung, um mögliche Fehler diagnostisch zu erfassen. Lokalisierte Fehler können mit ihr zeitnah behoben werden. Allerdings sind diese Strategie und ihre Umsetzung zeitintensiv. Sie stellen hohe Anforderungen an das Instandhaltungspersonal und dessen Führung.

Zunehmend setzen sich risikoorientierte Konzepte wie die risikobasierte Instandhaltung (RBI) und die Reliability Centered Maintenance (RCM) durch. Dabei soll der Aufwand mit der RBI reduziert werden, wenn vorgegebene Sicherheitsstandards berücksichtigt werden. Mögliche Risiken, die einen Anlagenausfall provozieren können, werden ermittelt und priorisiert. Dies erfolgt auf der Grundlage von Importanz-Analysen, bei denen Anlagenbereiche oder Komponenten mit dem höchsten Ausfallrisiko bevorzugt behandelt werden. Der Begriff RBI setzt allerdings richtiges Bewerten und Plausibilisieren voraus. Das bedeutet, ingenieurmäßige ganzheitliche Betrachtungen im Rahmen einer optimalen Instandhaltungsstrategie sollten weiterhin Priorität haben. Nur durch eine sinnvolle Inspektion von Anlagen kann der vorhandene Anlagenzustand unter Berücksichtigung erforderlicher prozess- und verfahrenstechnischer Anforderungen realistisch erfasst, eingeschätzt und plausibilisiert werden. Bei der RCM werden alle Anlagenkomponenten auf mögliche Funktionsstörungen untersucht. Im Anschluss wird beschrieben, wie sich eine Störung auswirkt. Auf diese Weise können die jeweils erforderlichen Instandhaltungsstrategien identifiziert werden.

Einen umfassenden Ansatz bietet die Total Productive Maintenance (TPM). Das ist eine Unternehmensstrategie, die darauf abzielt, Mitarbeiterpotenziale sinnvoll zu nutzen, um die Wirtschaftlichkeit der Produktion kontinuierlich zu verbessern und die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens zu stärken. Produktionsmitarbeiter übernehmen dabei routinemäßig Instandsetzungsarbeiten. Dies führt dazu, dass die Mitarbeiter sich intensiv mit „ihrer“ Maschine oder Anlage auseinandersetzen und frühzeitig Verschleiß erkennen. Durch präventive Instandhaltungsmaßnahmen werden ungeplante Störungen oder Qualitätsverluste verhindert. Auf diese Weise wird die Instandhaltungsabteilung entlastet und kann sich darauf konzentrieren, Schwerpunktprobleme an den Anlagen zu beheben. Dies bewirkt einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess.

Systemanalytiker sind gefragt

Deterministische Ansätze sind im Kern ursachenbezogen und folgen dem Wenn-dann-Prinzip, basierend auf bauteilbezogenem Detailwissen. Ihnen liegt ein umfangreiches Erfahrungswissen zugrunde. Dieses Vorgehen hat sich sicherheits­technisch bewährt. Zudem basiert das Technikrecht in Deutschland auf deterministischen Methoden. Allerdings führt dieser Ansatz immer wieder zu Überdimensionierungen, weil bei der Auslegung Sicherheitsbeiwerte eingehalten werden müssen. Probabilistische Konzepte hingegen ergänzen Wenn-dann-Beziehungen um Wahrscheinlichkeiten: Potenzielle Risiken werden nach ihrer Eintrittshäufigkeit und dem Schadensausmaß quantifiziert. Dies geschieht mittels quantitativer Risikoanalysen. Auf diese Weise können Maßnahmen priorisiert und Kosten gesenkt werden. Allerdings erfordern solche probabilistischen Ansätze einen höheren Aufwand, und die ermittelten Eingangsdaten können mit Unschärfen belastet sein.

Jede Anlage erfordert ein maßgeschneidertes Instandhaltungskonzept. Um die richtigen Strategien zu identifi­zieren, müssen Instandhalter über ein systemisches Wissen verfügen hinsichtlich des Betriebs- und Anlagenzustands sowie potenzieller Schwachstellen. Wichtig ist dabei vor allem die verknüpfte Verfahrens-, Maschinen- und EMSR-Technik (Elektrisches Messen, Steuern und Regeln). Durch die Kombination von Strategien und Tools kann eine Gesamt­analyse der wesentlichen Einflussgrößen und Schadensmechanismen erstellt werden. Dies liefert die notwendige Basis für eine praxisorientierte Gefährdungsbeurteilung. Mittels zerstörungsfreier Prüfungen festgestellte Schäden wie Risse, müssen beispielsweise dann nicht beseitigt werden, wenn bruchmechanische Analysen und Risikoanalysen ergeben, dass dieser Befund unter definierten Betriebsparametern tolerierbar ist. Somit können Anlagen und Komponenten durchaus mit „Fehlern“ leben.

Die Instandhaltung hat sich im Laufe der vergangenen Jahre von der reinen Wartung zum vorausschauenden Service entwickelt, der für einen möglichst reibungslosen Ablauf sorgt. Täglich müssen Führungskräfte und Mitarbeiter nach kreativen Lösungen suchen, um den bestmöglichen Nutzen für das Unternehmen zu gewährleisten. Dies stellt besondere Anforderungen an alle. Um eine hohe Effizienz und Leistungsfähigkeit zu erreichen, müssen die verantwortlichen Ingenieure ihre Mitarbeiter motivieren können. Notwendig ist eine arbeitsteilige Organisation, die Mitarbeitern Freiräume, eigenverantwortliches Handeln und die Übernahme zulässiger Risiken erlaubt.

Basis der Zusammenarbeit muss Klarheit, Konsequenz, Vertrauen und Wertschätzung sein. Grundlegend dafür ist die Dialogbereitschaft der Führungskraft. Instandhaltung bedeutet, die passgenaue Strategie für Anlage und Unternehmen zu finden, um Sicherheit bei gleichzeitiger Rentabilität zu gewährleisten. Der Instandhalter entwickelt sich zunehmend zum Systemanalytiker. Allgemeine Ingenieurpraxis und ganzheitliche Anlagenkenntnisse rücken in den Fokus. Experten von TÜV Süd Industrie Service begleiten Anlagenbetreiber auf diesem Weg.

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