MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V (Factory Automation)

Die Kläranlage der Stadtwerke Rotenburg a. d. Fulda ist für 34.000 Einwohnerwerte ausgelegt und versorgt rund 20.000 Menschen.

Bild: Mitsubishi Electric Europe

Condition-Monitoring Präventive Zustandsüberwachung im Klärwerk

20.04.2018

Für mehr Verfügbarkeit und Effizienz und weniger Betriebskosten in Klärwerken bietet Mitsubishi Electric ein Condition-Monitoring, das beispielsweise Schneckenpumpen per Sensor überwacht.

Innerhalb weniger Jahre erlitt das Klärwerk in Rotenburg mehrfach Totalschäden an Pumpengetrieben – mit entsprechend zeit- und kostenintensiver Instandsetzung. Jetzt verhindert präventive Zustandsüberwachung den Wiederholungsfall. Eine Condition-Monitoring-Lösung von Mitsubishi Electric überwacht den Getriebezustand und warnt bei Auffälligkeiten, sodass durch gezieltes Eingreifen teure Folgeschäden verhindert werden können. Hiervon profitieren Verfügbarkeit, Effizienz und Betriebskosten der Anlage.

Die Kläranlage der Stadtwerke Rotenburg a. d. Fulda ist für eine Belastung von 34.000 EW (Größenklasse 4) ausgelegt und versorgt rund 20.000 Menschen. Dem Nachklärbecken sind drei Archimedes-Pumpen am Rücklaufschlammpumpwerk angeschlossen. Sie führen kontinuierlich den biologischen Schlamm zurück in die Belebungsbecken, wo die Mikroorganismen gelöste und feinzerteilte organische Schmutzstoffe abbauen.

Herausforderung: Vom Regen in die Traufe

Im Abstand von etwa einem Jahr fiel jeweils eine der drei Schneckenpumpen konstruktionsbedingt aus. Zu dem Zeitpunkt war nur noch ein mechanischer Schaden feststellbar: Wegen eines Lagerschadens war der Getriebeblock buchstäblich auseinandergerissen und musste komplett ersetzt werden – eine kostspielige und zeitaufwändige Angelegenheit.

Lösung: Smartes Condition-Monitoring mit intelligenten Schwingungssensoren

Zur Lösung der Problematik im Rücklaufschlammpumpwerk schlugen Systemintegrator Willich Elektrotechnik und Mitsubishi Electric den Stadtwerken eine Referenzapplikation vor. Ein Condition Monitoring System bestehend aus einem Controller vom Typ MELSEC System Q und drei FAG SmartChecks überwacht durch Schwingungsmessung den Getriebezustand. Das System liefert frühzeitig Informationen über Abweichungen zum Normalwert, die zu einem möglichen Maschinenschaden führen können.

An jedem der drei Antriebe wurde ein intelligenter FAG SmartCheck Schwingungssensor angebracht, mit dem sich ihr Zustand genauestens überwachen lässt. Ist beispielsweise ein Zahnrad defekt, treten zunächst für den Menschen nicht wahrnehmbare Vibrationen auf. Im Laufe der Zeit verkeilen sich weitere Zahnräder ineinander. Erst einige Monate später kommen Geräusche hinzu und innerhalb weniger Wochen steigt die Motortemperatur an. Binnen weniger Tage kommt es zum Totalausfall. Schwingungsänderungen sind also das erste Zeichen dafür, dass etwas nicht stimmt.

Resultat: Probleme bei Pumpen erkennen, bevor es zum Ausfall kommt

Das Referenzprojekt in Rotenburg zeigt einen Fall, in dem vier Monate nach dem ersten Voralarm ein Getriebe komplett versagte. Das Ergebnis belegt, wie frühzeitig der erste Alarm auf eine Abweichung hinweist. Umgehend eingeleitete präventive Wartungsmaßnahmen wirken einem potenziellen, späteren Totalausfall entgegen. Basierend auf spezifischen Störungsmeldungen lassen sich Fehler gezielt beheben, ohne dass der gesamte Getriebeblock bei der Ursachensuche in kleinste Einzelteile zerlegt werden müsste.

Der im FAG SmartCheck integrierte Mikroprozessor speichert alle Werte langfristig. Sie können rückwirkend über den eingebauten Webserver eingesehen und ausgewertet werden. Der Controller kann die Daten direkt oder über Fernwirktechnik an übergelagerte Systeme weiterleiten. Das Condition-Monitoring trägt dazu bei, ungeplante Stillstände und teure Folgeschäden zu vermeiden– und steigert damit die Gesamtanlageneffektivität.

Antonio Genovese, Abwassermeister, Abwasserreinigungsanlage der Stadtwerke Rotenburg a. d. Fulda sagt dazu: „Die FAG SmartChecks messen die Schwingung der Getriebe und die System Q vergleicht die Messdaten mit dem Normalwert. Bei einer Abweichung kommt es zu einer konkreten Fehlermeldung – und zwar frühzeitig, sodass das Problem zielgerichtet in kurzer Zeit behoben werden kann. Dadurch ist ein zeit- und kostenintensiver Totalausfall vermeidbar. Das wirkt sich positiv auf die Betriebssicherheit und die Gesamtbetriebskosten aus.“

Mitsubishi Electric auf der IFAT

Wer mehr darüber erfahren möchten, wie Mitsubishi Electric dazu beitragen kann, Projekte effizienter zu gestalten, kann auf der IFAT vom 14. bis 18. Mai mit Unternehmensvertretern ins Gespräch kommen: Stand 440 in Halle C1

Bildergalerie

  • Das Zulaufpumpwerk führt das Abwasser in den Klärprozess. Je nach Wassermenge sind unterschiedlich große Schneckenpumpen in Betrieb.

    Bild: Mitsubishi Electric Europe

  • In dem Schaltschrank direkt am Rücklaufschlammpumpwerk sind die MELSEC System Q und der eWon Router untergebracht.

    Bild: Mitsubishi Electric Europe

  • An jedem der drei Pumpenantriebe im Rücklaufschlammpumpwerk ist ein intelligenter Schwingungssensor FAG SmartCheck angebracht.

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  • Für eine genaue Analyse der Schwingungen benötigt der FAG SmartCheck die Werte der Frequenzumrichter, die die Pumpen mit variablen Drehzahlen zur Anpassung an die jeweilige Förderleistung ansteuern.

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  • Die Informationen werden als Webinterface im Internet Explorer ausgeführt und am PC in der Leitstelle angezeigt. Auch der flexible Fernzugriff ist jederzeit möglich.

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