Wie Smarte Sensoren bei der Zustandsüberwachung helfen

Auf einem Gelände wie dem Industriepark Höchst mit seiner Fläche von 4,6 Quadratkilometern sind so viele Elektromotoren verbaut, dass die Zustandsüberwachung für die Instandhalter zu einer echten Challenge werden kann. Klar, ein Sensor am Motor ist dabei schon eine große Hilfe. Aber bei einer solchen Aufgabe muss er auch smart im Sinne von Industrie 4.0 sein.

Die Infraserv Höchst Prozesstechnik ist im Industriepark zentraler Dienstleister für technische Services im Bereich Rotating Equipment und Prozessanalysetechnik und zeichnet dort unter anderem für die Instandhaltung von Elektromotoren verantwortlich. Auf dem riesigen Areal des Industrie- und Pharmastandorts gehört es zu den Aufgaben des Technik-Dienstleisters, die großen Mengen an kleinen bis mittelgroßen Niederspannungs-Elektromotoren zuverlässig und effizient zu überwachen.

Analyse von klaren Daten

Das Unternehmen benötigt dazu verlässliche Daten, die es in seiner Software, einem SAP-System, verwenden und den Kunden schnell und exakt als Bericht zur Verfügung stellen kann. Dieser sollte im Idealfall Hinweise enthalten, wenn das Lager eines Elektromotors auszufallen droht. Zeichnen sich größere Vibrationen ab und schlägt ein Sensor am Motor Alarm, ist das Wissen eines Experten gefragt, um mit hochpräzisem Equipment den Zustand des Lagers des entsprechenden Motors zu analysieren.

Besonders interessant wird der Blick ins Detail des Systems und die Frage, warum das Lager Verschleißerscheinungen zeigt. Handelt es sich zum Beispiel um die ganz normale Alterung oder liegt etwa eine Fehlausrichtung der Motorwelle oder eine Überbeanspruchung vor, die zu einer frühzeitigen Abnutzung der Kugeln in den Lagern der Maschine führt?

Mit der passenden Antwort können Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um die Lebenszeit der Ersatzlager zu verlängern. So kann beispielsweise das richtige Lagerschmiermittel einen großen Einfluss darauf haben.

Um über den Zustand ihrer Ausrüstung stets auf dem Laufenden zu sein, hatte die Infraserv Höchst Prozesstechnik mehrere Dutzend Exemplare eines Smart Sensors von ABB zu Testzwecken an verschiedenen technischen Plätzen installiert.

Der Sensor sammelt wichtige Daten wie Vibrationen oder Temperatur von den Komponenten des Antriebsstrangs. Diese werden anschließend über ein Gateway oder Smartphone in die Cloud hochgeladen, schnell analysiert und für die vorausschauende Wartung der Antriebskomponenten genutzt.

"Sensorik ist ein wichtiger Teil unserer Digitalstrategie und bietet die Basis zum Heben von Optimierungspotenzialen in der Instandhaltung", stellt Dirk-Harald Bestehorn, Leiter Asset Management/Engineering der Infraserv Höchst Prozesstechnik, fest.

In der Ersatzbrennstoff-Verbrennungsanlage (EBS-Anlage), die von der Infraserv-Tochtergesellschaft T2C betrieben wird, werden heizwertreiche Bestandteile von Siedlungs- und Gewerbeabfällen thermisch verwertet. Mit einer maximalen jährlichen Gesamtkapazität von 675.000 Tonnen gehört die Anlage zu den größten ihrer Art in Deutschland.

Die EBS-Anlage trägt wesentlich zur Versorgung des Industrieparks mit Strom und Prozessdampf bei. So benötigt der Chemie- und Pharmastandort weniger fossile Brennstoffe, um die Energieversorgung der rund 120 Produktionsanlagen sicherzustellen. Die intelligenten (smarten) Sensoren werden zur prädiktiven Instandhaltung der Anlagen eingesetzt.

Die vorausschauende Wartung auf der Basis von Condition Monitoring war bislang nur teuren Anlagen und Maschinen vorbehalten, so ABB, der Hersteller der Sensoren. Mit neuen digitalen Lösungen im Sinne von Industrie 4.0 könnten Anlagenbetreiber nun den Zustand von Komponenten des Antriebsstrangs über ein Smartphone oder einen PC jederzeit überprüfen und die Wartung des Antriebsstrangs auf Basis des tatsächlichen Bedarfs planen statt auf Zeitintervallen oder Betriebsstunden. Außerplanmäßige Stillstände könnten so verhindert und die Betriebszeit verlängert werden.

Die smarten Sensoren für Motoren, Stehlager und Kreiselpumpen sind Bestandteil des Angebots Ability Condition Monitoring für den Antriebsstrang, mit dem das Unternehmen Kunden bei der Analyse des gesamten Antriebsstrangs unterstützen will. Die Condition-Monitoring-Lösungen für Infraserv Höchst Prozesstechnik beinhalten im Einzelnen:

• Smart Sensor für Motoren: Der intelligente Sensor wird an Niederspannungsmotoren für die Fernüberwachung angebracht. Das Produkt soll eine vorausschauende Analyse ermöglichen, die die Verfügbarkeit erhöhen und gleichzeitig den Energieverbrauch senken kann.
• Smart Sensor für Stehlager: Diese Lösung soll Zustandsinformationen über Stehlager im Antriebsstrang auch in explosionsgefährdeten Bereichen liefern. Lager sind im Gesamtsystem kritische Komponenten und können Frühindikatoren von Problemen sein.
• Smart Sensor für Kreiselpumpen: Dieser Sensor für Pumpen dient der Überwachung der Pumpentemperatur, der Vibrationen sowie des Lagerzustands mithilfe der Datenanalyse, um ein Verstopfen oder andere Probleme zu verhindern.

ABB