Pumpen & Kompressoren Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser

Hochwertige Anlagen bestehen aus hochwertigen Komponenten. Doch Vertrauen allein reicht nicht mehr. Immer mehr Anlagenbetreiber kontrollieren ihre Assets mit neuen Überwachungs- und Wartungskonzepten. Das Condition Monitoring - also die permanente Überwachung und Kontrolle der Anlage und ihrer Antriebe - sorgt mit der Datenerfassung und -speicherung dafür, dass sich der Betreiber jederzeit ein Bild über den Anlagenzustand machen kann. Daneben helfen Langzeitanalysen der gesammelten Daten und die Definition von Schwellwerten wichtiger Parameter dabei, potenzielle Fehlerquellen und Verschleiß besser zu lokalisieren. Letztlich führt das dann zu einem vorausschauenden Wartungskonzept. Die Überwachung eines Pumpsystems sollte sich aus zwei Teilaufgaben zusammensetzen: Zum einen sollte das Condition-Monitoring-System den gesamten Antriebsstrang von der Netzspeisung über den Frequenzumrichter bis hin zu der angeschlossenen Pumpe überwachen. Das dient dem Schutz vor externen Fehlern - wie Netzausfällen, Schäden oder Fehlern an Umrichter und Motor, der Verkabelung bzw. deren Isolierung. Zum zweiten sollte der Frequenzumrichter aber auch die angeschlossene Pumpe - bzw. genauer deren Motor - überwachen, um ungewöhnliche Vorgänge in der Anlage zu identifizieren. Dazu gehört etwa ein höherer Energieverbrauch oder häufigere Starts, aber auch Systemfehler wie Trockenlauf oder Rohrbruch. Denn dies weist auf Fehler und Probleme im Gesamtsystem hin, die einen Wartungseinsatz erfordern. All das ist nicht ohne intelligente angeschlossene Systeme machbar. Das umfasst auch die automatische Alarmierung einer Leitstelle oder eines Servicetechnikers. Insgesamt sollten solche Wartungssysteme - seien sie auf den lokalen oder auf Remote-Betrieb ausgelegt - folgende Aufgaben erfüllen: Fernwarten, Fernwirken, Daten-Logging und Alarmierung. Empfehlenswert ist auch ein integrierter Webserver, der den Zugriff über ein Remote-System vereinfacht, sowie eine Möglichkeit, auch Daten von mehreren Wartungssystemen zentral zu sammeln und in einer einheitlichen Datenbank abzulegen. Zur Zustandsüberwachung einer Maschine/Anlage und des darin ablaufenden Produktionsprozesses ist es notwendig, im Rahmen der Überwachung alle für den Prozess relevanten Kenngrößen, beispielsweise Druck, Temperatur oder Durchfluss, erfassen zu können. Daneben lassen sich aber auch bestimmte Variablen und Parameter von Komponenten innerhalb der Anlage wie Getriebemotoren und Frequenzumrichter erfassen und auswerten. Je nachdem, wie detailliert diese Erfassung und Auswertung erfolgt, ergibt sich daraus ein genaues Bild des Anlagenzustands. Hat der Anwender erst einmal die für seine Anwendung wesentlichen und für den Zustand der Anlage charakteristischen Werte definiert, muss er für die Erfassung dieser Messwerte alle Parameter oder Variablen mit Datum- und Zeitstempel sorgen. Über die Vorgabe von Schwellwerten, bei deren Über- oder Unterschreiten das Monitoring-System entsprechende Warn- oder Alarmmeldungen absetzen soll, können frühzeitig schleichende Fehler entdeckt werden. Im Zweifel wird so ein gesamter Ausfall der Fertigung verhindert. Dabei kann der Betreiber die auf diese Weise gesammelten Daten nutzen, um Servicemaßnahmen einzuleiten. Diese reichen von sofortigen, geordneten und sicheren Anlagenstopps bis hin zu der Einschätzung, eventuell gefährdete oder fehlerhafte Komponenten bei einer regulären (geplanten) Wartung des Systems vorsorglich austauschen zu lassen. Auf Basis dieser frühzeitigen Hinweise durch das permanente Monitoring der Anlage können Ersatzteile bereits rechtzeitig im Vorfeld eines Serviceeinsatzes beschafft werden. Doch auch bei einem Totalausfall der Produktionsanlage aufgrund eines schwerwiegenden Fehlers bei einem Antrieb oder einer anderen wesentlichen Anlagenkomponente kann das Condition Monitoring noch gute Dienste leisten. So ist es meist möglich, aus den mitprotokollierten Daten eine Fehleranalyse zu erstellen und so die Fehlerquelle, sofern ein Fernzugriff möglich ist, bereits vor einem Technikereinsatz einzugrenzen. Dies umso mehr, als moderne Condition-Monitoring-Systeme auch den Zugriff für Fernwirken oder Fernwartung, sprich die Konfigurationsabfrage und -änderung aus der Ferne ermöglichen. So können sich externe Techniker und Servicedienstleister über telefonische oder Internetverbindungen in die Anlage einloggen und Fehlerbegrenzung und -suche betreiben. Reaktionszeiten und gegebenenfalls die Zeit bis zum Wiederanlauf der Anlage lassen sich so erheblich reduzieren. Dazu kann auch ein flächendeckendes Servicenetz beitragen. Aber nicht nur die Gesamtanlage lässt sich mit einem Condition-Monitoring-System überwachen. Auch zeitgemäße Frequenzumrichter wie der VLT Aqua Drive von Danfoss bieten zusätzliche Funktionen, um die angeschlossene Pumpe zu schützen und das System zu überwachen. Zum einen hilft eine Energie-Monitoring- und Trendfunktion, den Energieverbrauch sowie die Zykluszeiten für Teillastbetrieb der Pumpe zu erfassen. Steigt der Verbrauch oder läuft die Pumpe länger als erwartet oder im langjährigen Mittel erfasst, weist das auf Probleme im Pumpensystem hin. Die Kontrolle des Zustands des Pumpensystems gibt die ersten Anhaltspunkte: Läuft das System ordnungsgemäß? Laufen alternierende Pumpen gleich lang? Starten sie häufiger als üblich? Liegen die Betriebszeiten in Regen- und Tauwetterperioden im Bereich des Erwarteten? Müssen Anwender Fragen verneinen, lohnt ein genauer Blick auf die Rückschlagventile, Kupplungsfüße, Pumpenräder und Ventile. Zudem sollten Betreiber die Station bzw. Anlage auf undichte Stellen und auch auf Fremdwassereinflüsse prüfen.

Überwachungsfunktionen schützen Motor, Pumpe, Rohre und weitere Komponenten

Dazu verfügen die Frequenzumrichter neben den standardmäßigen Motorschutzfunktionen wie Temperaturüberwachung der Motorwicklungen mit Thermistoren und Kontrolle der Stromaufnahme häufig auch über weitere Sonderfunktionen. Dazu zählt beispielsweise eine Förderüberwachung (end of curve) für die sichere Erkennung von Rohrbrüchen und Leckagen. Das Erreichen des Kennlinienendes löst einen Alarm aus oder schaltet die Pumpe ab. Alternativ können Anwender aber auch eine andere Maßnahme programmieren für den Fall, dass eine Pumpe mit voller Drehzahl läuft, ohne den Solldruck aufzubauen, was typisch für einen Rohrbruch oder eine Leckage ist. Eine weiterer Schutz ist die Funktion „Trockenlaufschutz“. Die Regelung erkennt zuverlässig, wenn die Pumpe trocken läuft, schaltet in diesem Fall ab und meldet die Störung. Die Funktion sorgt für einen effektiven Pumpenschutz und verlängert so ihre Lebensdauer. Moderne Systemüberwachung garantiert längere Anlagenstandzeiten, reduziert den Verschließ, verlängert Wartungsintervalle und spart dadurch Kosten. Denn so lassen sich schleichende Veränderungen, die gegebenenfalls die Pumpen- und Systemlebensdauer nachhaltig reduzieren, sicher und rechtzeitig erkennen.