MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V (Factory Automation)

Wenn sich Pumpen oder andere Anlagenteile durch Geräusche oder einen Temperaturanstieg bemerkbar machen, ist es meist schon zu spät.

Bild: iStock, mark wragg

Predictive Maintenance in Kläranlage Wenn die Pumpe in die Zukunft schaut

14.11.2016

Anlagenausfälle sind teuer, die frühzeitige Erkennung von Zustandsänderungen erhöht hingegen die Gesamtanlageneffektivität. Ein Wartungskonzept erkennt nun Schwachstellen, bevor es zu Problemen im Betriebsablauf kommt. In einer Kläranlage ist es bereits im Einsatz.

Wenn sich Pumpen oder andere Anlagenteile durch Geräusche oder einen Temperaturanstieg bemerkbar machen, ist es meist schon zu spät. Lagerschäden oder eine auftretende Unwucht können einen raschen Austausch der Komponenten erfordern, andernfalls droht der Ausfall der Anlage oder des betroffenen Teils. Die Kostenlawine erreicht ihren Höhepunkt, wenn dann noch die benötigten Ersatzteile nicht unmittelbar vor Ort sind oder das entsprechende Servicepersonal nicht zur Verfügung steht. Der Ausfall einer Pumpe in einer Kläranlage kann beispielsweise dazu führen, dass Teilbereiche der Anlage nicht mehr zu 100 Prozent zur Verfügung stehen, was weiterführende Einschränkungen bei voller Auslastung der Anlage nach sich ziehen kann.

Im Gegensatz dazu ist eine Zustandsüberwachung der Komponenten nicht nur effizienter, sondern auch deutlich kostengünstiger. Um einen derartigen Ausfall oder Teilausfall in Zukunft von vornherein zu vermeiden, sehen sich Unternehmen und Betreiber nach neuen Lösungen um. Anstelle der bislang üblichen zeitbasierten Wartung kommt hier die zustandsorientierte Wartung Smart Condition Monitoring mit dem MELSEC-Controller von Mitsubishi Electric und dem FAG SmartCheck ins Spiel.

Schwachstellen früh finden

Bevor es zu einem Ausfall der Anlage kommen kann, weist die vorausblickende Wartung mittels Schwingungsmessung den Betreiber rechtzeitig auf mechanische Schwachstellen der Pumpanlage hin. Die Überwachung des aktuellen Maschinenzustands erfolgt mittels intelligentem Sensor, dem FAG Smart-Check. Frühzeitig festgestellte Auffälligkeiten können dann lokal oder über digitale Fernwartung im Detail analysiert werden und so noch vor Auftreten von Betriebsproblemen behoben werden. Ein kosten- und zeitintensiver Komplett­austausch der defekten Pumpe oder des angeschlossenen Motors oder Getriebes erübrigt sich dadurch. Da der Anlagenteil nicht außerplanmäßig außer Betrieb gesetzt werden muss, fallen die Kosten langfristig deutlich geringer aus und die Gesamtanlageneffektivität erhöht sich.

In der Kläranlage Rothenburg an der Fulda wird die beschriebene Lösung bereits erfolgreich eingesetzt. Es werden drei Pumpengetriebe des Rücklaufschlammpumpwerks mittels Schwingungsmessungen überwacht. Der FAG Smart-Check kontrolliert hierbei die auftretenden Schwingungen im Pumpgetriebe. Zusätzlich lassen sich auf diese Weise weitere Maschinen- und Prozess­parameter wie Temperatur, Drehzahl oder Druck registrieren und auswerten. Diese Parameter werden vom Mitsubishi Electric MELSEC-Controller übermittelt, und in Korrelation mit der Schwingung aufgezeichnet.

Reale Daten als Basis

Das Messsystem erkennt dadurch zuverlässig und unmittelbar mögliche Maschinenschäden in Abhängigkeit der jeweiligen Parameter. Bei Änderung des Zustandes über die definierten Grenz­werte hinaus und durch die Einbindung von externen Referenzsignalen lässt sich die Wartung Wochen oder gar Monate im Voraus kostengünstig planen und ein Totalausfall umgehen.

Die Einbindung von externen Referenzsignalen für die Messaufgabe erfolgt problemlos über den Sensor-Controller. Die Daten werden an entsprechende Netzwerkebenen und Datenbanken weitergeleitet.

Der tatsächliche Wartungsbedarf ergibt sich insofern aus realen Daten und nicht wie sonst üblich basierend auf festgeschriebenen Intervallen oder Betriebsstunden.

Neben der reinen Lagerüberwachung ermöglicht diese Lösung ebenfalls ein komplettes Prozessmonitoring: Mithilfe der Datenhistorie lassen sich Trendkurven erstellen, die Rückschlüsse auf den allgemeinen Maschinenzustand und Prozesse ermöglichen. So kann beispielsweise in Abhängigkeit der Prozess­parameter nachvollzogen werden, wann und vor allem warum ein Problem zum ersten Mal aufgetreten ist. Die Fehlerquelle kann man auf diese Weise endgültig beheben.

Lösung flexibel erweiterbar

Weitere Vorteile der Smart-Condition-Monitoring-Lösung liegen in der einfachen Inbetriebnahme mittels Plug & Play, Klartext-Alarmmeldungen mit Wartungsvorschlägen und Status-/ sowie Diagnoseanzeige, dem Anschluss durch eine einzige Kabelverbindung für Kommunikation und Spannungsversorgung, sowie der einfachen und schnellen Integration in vorhandene Applikationen. Alle Messdaten sind nach ihrer Aufzeichnung im integrierten Webserver abrufbar.

Online-Informationen über den Status und auch den Zustand des Lagers werden über Ethernet-TCP/IP-Kommunikation an lokale oder übergelagerte Ebenen übermittelt. Die jeweilige Lösung ist flexibel erweiterbar. Es ist somit möglich, sie den Gegebenheiten und Anforderungen vor Ort anzupassen. Über eine VPN-Anbindung sind auch eine Anpassung beziehungsweise Fernwartung machbar.

Die Zustandsüberwachung ist mit bidirektionalem, durchgängigem Datenhandling Industrie-4.0-kompatibel. Anwendern in sehr unterschiedlichen Industriebereichen bringt die Analyse der aufgenommenen Schwingungswerte mit dem Smart Condition Monitoring einiges an Vorteilen.

Bildergalerie

  • Im Abwasserwerk Rothenburg an der Fulda kommen der MELSEC Controller und der FAG SmartCheck bereits zur Anwendung.

    Bild: Mitsubishi

  • Die Informationen aus dem Abwasserwerk werden als Webinterface im Internet Explorer ausgeführt und am PC in der Leitstelle angezeigt.

    Bild: Mitsubishi

  • Zustandsorientierte Wartung ist eine Lösung, die Schaeffler und Mitsubishi Electric für Anwendungen in unterschiedlichsten Industriebereichen entwickelt haben.

    Bild: Mitsubishi

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