Die Zustandsüberwachung erhöht und erhält die Effizienz in der Papierproduktion

Condition Monitoring ist bei der SAPPI GmbH in Deutschland seit einigen Jahren keine Unbekannte mehr. Dank umfassendem Condition Monitoring läuft alles nach Plan.

Condition Monitoring ist ein wichtiges Thema für jede Branche. Doch nicht alle Maßnahmen zur Zustandsüberwachung werden ausreichend eingesetzt, um wirklich alle Maschinen und Anlagen im Griff zu haben. Dies liegt zum Teil daran, dass einige Unternehmen finanzielle Grenzen für eine umfassende Zustandsüberwachung haben. Aber auf Dauer ist der finanzielle Verlust nach einem Systemausfall deutlich höher als die Investition für ein Online-Condition-Monitoring-System.

Auch wenn es auf den ersten Blick nicht so aussieht, ist Ehingen ein kleines Stadt an der Donau in Schwaben, ist ein Mekka der Papierherstellung. SAPPI Fine Paper Europe hat hier eines seiner sieben europäischen Produktionswerke gegründet. Bereits Anfang der 90er Jahre setzte SAPPI erste Condition Monitoring Maßnahmen um und erkannte schnell, dass die Überwachung von Anlagen für einen wettbewerbsfähigen und rentablen Betrieb unabdingbar ist. In diesem Frage-und-Antwort-Artikel beantworten SAPPI-Manager einige Fragen zur Bedeutung von Condition Monitoring für die nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit.
Die Interviewpartner sind Burkhard Köhn, technischer Leiter; Hermann Huss, Meister der vorbeugenden Instandhaltung; Richard Züfle, Instandhaltungsleiter; und Thomas Karger, Papierfabrik-Ingenieur.

Frage: SAPPI Fine Paper Europe ist einer der größten Papierhersteller. Wie groß ist Ihre jährliche Papierproduktion in Tonnen und welche Produktpalette haben Sie?

Burkhard Köhn: Allein im Werk Ehingen produzieren wir jährlich rund 250.000 Tonnen Papier. Insgesamt hat SAPPI Fine Paper Europe eine Jahresproduktion von mehr als 2,7 Millionen Tonnen. Unser holzfrei gestrichenes Papier wird hauptsächlich zur Herstellung von Hochglanzbroschüren für die Industriewerbung, Kunstdruckkalendern und Kunstmappen verwendet.

Frage: Welche Bedeutung hat der Faktor Zeit bei der Herstellung und Belieferung Ihrer Kunden?

Köhn: Wir beliefern hauptsächlich Großhändler, die alle hohe Ansprüche an Qualität und Liefertreue haben. Der Zeitfaktor ist aber vor allem dann entscheidend, wenn die Maschine ausfällt. Wir fertigen rund um die Uhr an fast 365 Tagen im Jahr. Ein eventueller Produktionsausfall bei einem Maschinenausfall kann daher nicht ausgeglichen werden.

Frage: Was sind die Hauptprobleme, die Sie mit Ihrer Art von Ausrüstung haben?

Köhn: Ich kenne die Situation in anderen Branchen nicht, aber unser Equipment hat viele potenzielle Problemfelder. Die Anlage ist 200 Meter lang und vollgepackt mit Steuerungs- und Antriebssystemen, mit vielen Lagern und Getrieben. Fast überall besteht die Gefahr eines Komponentenausfalls.

Frage: Was tun Sie, um das Risiko zu kontrollieren?

Köhn: Wir haben früh erkannt, dass die Zustandsüberwachung gefährdeter Anlagenteile der entscheidende Faktor ist, um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten. Anfangs haben wir Offline-Messsysteme verwendet, sind aber nach und nach auf Online-Systeme umgestiegen. Sie müssen sich bewusst sein, dass uns ein Ausfall der Geräte 10.000 Euro pro Stunde kostet. Daher ist es logisch, dass unser oberstes Ziel darin besteht, unnötige Maschinenausfälle zu vermeiden.

Frage: Bedeutet dies, dass die Betriebssicherheit der Anlage der wesentliche Faktor für eine nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit ist?

Köhn: Unsere Branche leidet wie jede andere unter einem sehr hohen und stetig steigenden Wettbewerbsdruck, aber dieser Herausforderung stellen wir uns. Zwar spielt Condition Monitoring eine entscheidende Rolle. Die Millionen, die wir ausgeben, sind ein klares Zeichen für die Bedeutung, die wir der Instandhaltung beimessen. Klar ist:Steht die Anlage länger als sie läuft, brauchen Sie sich über Ihre Position im Vergleich zu Ihren Mitbewerbern nicht zu wundern. Du wirst immer hinter ihnen stehen.

Frage: Das ist keine einfache Aufgabe. Aber was genau tun Sie, um Ihre Anlage betriebssicherer zu machen?

Köhn: Unsere Anlage ist mit 385 Sensoren in verschiedenen Messpositionen ausgestattet. Unser Meister für vorbeugende Instandhaltung, Herr Huss, kann die Daten all dieser Sensoren auf seinem Computer abrufen. Überschreitet ein Wert einen eingestellten Grenzwert, wird ein Alarm ausgelöst.

Hermann Huss: Der Alarm zeigt eindeutig an, an welcher Position in der Produktionslinie sich die Betriebsbedingungen eines Wälzlagers geändert haben, sodass ich sofort reagieren kann.

Frage: Und was passiert im Alarmfall?

Köhn: Die Grenzwerte basieren auf unserer langjährigen Erfahrung und sind so eingestellt, dass ein Alarm nicht immer auf eine Störung hinweist. Durch Live-Messungen können wir stattdessen feststellen, ob der Schaden am Wälzlager konstant bleibt oder sich der Lagerzustand verschlechtert. So können wir berechnen, wann ein Lagerwechsel erforderlich ist oder ob das Lager bis zum nächsten planmäßigen Wartungstermin mit Zusatzschmierung betrieben werden kann.

Frage: Hilft Condition Monitoring auch, wenn ein Lager gewechselt werden muss?

Köhn: Tatsache ist, dass die Anlage ausgefallen ist, wenn sich einer unserer Zylinder nicht dreht. Aber dank unserer Sicherheitsvorkehrungen und Condition Monitoring Geräte haben wir die Situation im Griff und können früh genug erkennen, wenn eine Komponente nicht wie gewünscht funktioniert. Mit anderen Worten, wir können heute schon sagen, wie die Maschine morgen arbeitet.

Huss: Ich stimme Herrn Köhn voll und ganz zu, dennoch besteht immer die Gefahr, dass etwas kaputt geht. Aber selbst dann sind wir im Vorteil. Anhand der gemessenen Parameter können wir erkennen, welche Komponente im Minus ist. Sie erlauben uns, genau zu sagen, warum die Anlage ausgefallen ist und wo sich das defekte Lager befindet. Ohne Zustandsüberwachung wäre es schwierig, das eine ausgefallene Lager zu finden. In unserem Werk dauert ein geplanter Lagerwechsel zwischen zwei und vier Stunden; ohne Zustandsüberwachung kann es durchaus acht Stunden dauern.

Frage: Welche weiteren Erkenntnisse ziehen Sie aus den Messungen im Rahmen des Condition Monitoring?

Köhn: Einerseits sollen Schäden erkannt und bewertet werden; andererseits muss die Lagerlebensdauer optimiert werden. Wenn wir ein Lager seit mehreren Jahren verwenden, kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei einem Defekt um einen normalen Defekt handelt. Sollte jedoch ein neues Lager ausfallen, muss eine Schadensanalyse durchgeführt werden. Nur so können wir die Ursache ermitteln und unsere Lagerauswahl in Zusammenarbeit mit SKF so optimieren, dass sie die Anforderungen unserer Einsatzbedingungen erfüllt.

Frage: Welche SKF Werkzeuge und Geräte verwenden Sie?

Köhn: Online-Systeme, Microlog-Datenlogger für manuelle Messungen auf den Strecken, an den Messplätzen angebrachte Schwingungssensoren und die Auswertesoftware, mit der wir die Daten detailliert einsehen und analysieren können.

Frage: Das heißt, Sie können zu jedem Zeitpunkt jede Komponente Ihrer Anlage bewerten und beurteilen?

Richard Züfle (Instandhaltungsleiter): Genau. Entscheidend ist, dass wir schnell und systematisch auf Veränderungen reagieren können. Unsere Aufgabe ist es nicht nur, die Anlage zu überwachen, sondern dafür zu sorgen, dass sie nur alle sechs Wochen für planmäßige Wartungsarbeiten abgeschaltet werden muss. Es liegt in unserer Verantwortung, diesen Kreislauf aufrechtzuerhalten und weitere Stillstände dazwischen zu verhindern.

Frage: Wenn es Feierabend macht, ist Ihr Geist dank Condition Monitoring entspannter?

Köhn: Ja, natürlich.
Huss: Nein, nicht immer, da ich die Messdaten kenne und weiß, welche Bauteile gerade am Limit ihrer Lebensdauer sind. Aber generell ist es sehr beruhigend zu wissen, wenn alles im wahrsten Sinne des Wortes „im grünen Bereich“ ist.

Frage: Können Sie die mit dem Condition-Monitoring-Programm erzielten Ergebnisse quantifizieren?

Thomas Karger (Papierfabrik-Ingenieur): In der Zeit seit Beginn unserer Offline- und Online-Messungen haben wir genau 1.000 Schadensfälle erfolgreich identifiziert. Erfolgreich bedeutet natürlich, dass wir den Schaden erkannt und diagnostiziert haben, bevor die Anlage ausfiel. Die Erfahrungen und das Know-how aus diesen Fällen über Jahre hinweg erweitern unsere Wissensbasis, auch wenn viele Schadensfälle unterschiedlich sind.
Köhn: Wenn Sie unseren Erfolg in Zahlen beziffern möchten, verweise ich auf die regelmäßigen Wartungsintervalle. Während wir 1991 die Anlage alle zwei Wochen stilllegen mussten, beträgt der Abstand zwischen zwei Wartungsstillständen heute sechs Wochen. Ohne Condition Monitoring wäre eine Verlängerung dieser Intervalle nicht möglich gewesen.

Frage: Was ist der nächste Schritt, um die Zukunft von SAPPI in Sachen Anlagenzuverlässigkeit zu sichern?

Züfle: Aufgrund der ständig steigenden Anforderungen besteht für uns nach wie vor ein Risiko bei Getrieben. Unsere erhöhte Produktionsgeschwindigkeit von 1.120 Metern pro Minute wird das Getriebe schneller als geplant an seine Grenzen bringen. Um eine bessere Kontrolle und Planungssicherheit zu erreichen, werden wir diesen Bereich im nächsten Schritt in das Condition Monitoring Programm aufnehmen.

Frage: Wie würden Sie kurz und knapp definieren, warum Condition Monitoring für die SAPPI Ehingen GmbH notwendig ist?

Köhn: Ganz klar – unser Ziel ist es, in unseren Anlagen auf dem neuesten Stand der Technik zu sein, um Mängel zu erkennen und zu optimieren. Die (Condition-Monitoring-)Tools ermöglichen uns eine gründliche Analyse aller Lager in unseren Fertigungsstätten.