Die drahtlose Technologie revolutioniert die Zustandsüberwachung

Condition Monitoring-Technologie wird seit vielen Jahren von der Industrie eingesetzt, um Wartung und Produktion zu optimieren, indem ungeplante Ausfallzeiten vermieden und die Gesamtproduktivität gesteigert wird. Der hauptsächlich verwendete Parameter ist die Schwingung aufgrund ihrer direkten Relevanz für den Zustand rotierender Maschinen und ihres diagnostischen Wertes.

Instrumente zur Datenerhebung sind in der Regel entweder tragbare Datensammler für Hand-/Walk-Around-Programme oder fest installierte Online-Systeme, die automatisch Daten sammeln und speichern. Letzteres ist insbesondere bei produktionskritischen Maschinen gut etabliert. Es gibt jedoch nach wie vor eine Reihe von Hindernissen für eine breitere Akzeptanz, darunter:

hohe Installationskosten, insbesondere in explosionsgefährdeten Bereichen;
unzureichende Rechtfertigung für ein permanentes System auf bestimmten Maschinen der Anlagenbilanz; und,
Verfahr-/Bewegungsmaschinen, bei denen eine feste Verkabelung nicht möglich ist.

Vorteile der Drahtlostechnologie
SKF hat Drahtlostechnologie verwendet, um diese Hindernisse zu überwinden und Anwendungen zu erleichtern, die in der Vergangenheit unpraktisch waren, wie z. B. temporäre Installationen zur Fehlersuche und Fernüberwachung.

Die drahtlose Technologie macht eine Festverdrahtung für die Kommunikation überflüssig und reduziert außerdem die Sensorkabellängen erheblich. Zu den Vorteilen zählen reduzierte Installationskosten, Mobilität/Portabilität, kabelgebundener Betrieb, Komfort und Zuverlässigkeit.

Herausforderungen bei der drahtlosen Schwingungsüberwachung
Die Schwingungsüberwachung stellt einzigartige Anforderungen an drahtlose Geräte, Netzwerke und zugehörige Komponenten. Aufgrund der relativ großen Datenmengen, die über die drahtlose Verbindung gesendet werden müssen, wird eine hohe Bandbreite benötigt. Darüber hinaus sind ein guter Dynamikbereich, ein geringer Rauschpegel und eine höhere Verarbeitungskapazität sowie die Fähigkeit, Daten zum richtigen Zeitpunkt zu erfassen, ebenfalls wichtige Anforderungen. Batteriebetriebene Geräte, die für die Bordstromversorgung benötigt werden, müssen den Kundenansprüchen nach langer Lebensdauer gerecht werden. Die Geräte und Sensoren sowie die drahtlosen Netzwerkkomponenten müssen auch den in der industriellen Umgebung üblichen Bedingungen wie Wassereinwirkung, erhöhten Temperaturen, elektrischen Störungen, Klassifizierung von Gefahrenbereichen, Hindernissen, physischer Lage und Entfernung standhalten. WLAN-Sicherheit ist ein Muss.

Aktueller Stand der Wireless-Technologie
Es gibt eine Reihe von Wireless-Technologien. Derzeit ist 802.11 b/g (oft als Wi-Fi bezeichnet) am besten für Zustandsüberwachungsanwendungen geeignet. Dies ist dieselbe Technologie, die für Laptops und drahtlose Büro-LANs verwendet wird. Es hat auch in industriellen Anwendungen zur Überwachung und bestimmten spezifischen Automatisierungsfunktionen zunehmende Verwendung gefunden. Es ist in der Lage, die technischen Anforderungen der Zustandsüberwachung (z. B. hohe Bandbreite) zu erfüllen und bietet als Infrastrukturlösung mehrere Vorteile in Bezug auf Netzwerksicherheit, Standardimplementierung, die von IT-Abteilungen gut verstanden wird, Mehrfachverwendung und Kosteneffizienz. Der Stromverbrauch ist moderat und in typischen Zustandsüberwachungsimplementierungen können Batterien ein bis zwei Jahre halten.

SKF Lösung
Das SKF Wireless Monitoring System ist autark, batteriebetrieben und nutzt Wi-Fi-Technologie. Es kann vier Vibrationskanäle und vier Prozesseingänge (4-20 mA) sowie einen Tachometereingang überwachen. Das drahtlose System ist normalerweise so programmiert, dass es aufwacht und Messungen basierend auf einem festen Zeitintervall durchführt, oder es kann bei Bedarf von einer speicherprogrammierbaren Steuerung oder einer SPS extern aktiviert werden. Das System verwendet Standard-Beschleunigungsmesser, einschließlich solcher, die auch einen Temperaturausgang haben. Es führt Standard-Schwingungsmessungen sowie SKF Beschleunigungshüllkurven durch und speichert dynamische Daten (FFT und/oder Zeit) für die Diagnose. Nur die Daten des drahtlosen Systems werden in der SKF @ptitude Software gespeichert und analysiert, zusammen mit Daten von anderen tragbaren oder Online-Überwachungsgeräten von SKF.

Fallstudie:Vermeidung eines katastrophalen Lagerausfalls
Das drahtlose SKF System passte hervorragend zu einem Papierfabrikkunden, der damit erfolgreich einen katastrophalen Lagerausfall verhinderte. Aus früheren Erfahrungen wurden die Kosten für ähnliche Ausfälle auf mehrere Hunderttausend Dollar geschätzt. Bei Routinekontrollen mit handgehaltenen Analysegeräten stellte der Kunde Schäden beginnend an der Innenringlaufbahn eines Dreiringlagers in der Pressenpartie der Papiermaschine fest. Ein geplanter Stopp sollte in ein paar Wochen erfolgen, aber es war ungewiss, ob die Peilung bis dahin halten würde. Ein drahtloses Überwachungssystem wurde installiert (Abbildung 2), um eine 24-Stunden-Überwachung zu gewährleisten und die Daten den Maschinenbedienern anzuzeigen. Die Hauptvorteile des drahtlosen Systems waren die einfache und schnelle Installation sowie die automatisierte Datenerfassung und -anzeige.

Die Datenanzeige ermöglichte es den Bedienern, den Verschleiß des Lagers stündlich zu überwachen. Die resultierenden Daten (Bild 3) zeigten, dass der Lagerzustand schwerwiegend war, was zu der Entscheidung führte, nicht auf den geplanten Stopp zu warten, sondern die Walze so schnell wie möglich auszutauschen. Die anschließende Untersuchung bestätigte, dass das Lager so stark beschädigt war, dass es nicht bis zum geplanten Stopp gehalten hätte (Bild 4). Somit wurden nicht nur längere Stillstandzeiten vermieden, sondern auch schwere Schäden am Walzenmantel und am Hydraulikträger verhindert.

Fallstudie:Innovative Lösung für ein einzigartiges Problem
In einem großen Vertriebszentrum im Einzelhandel ist eines der wichtigsten Geräte ein Regalbediengerät. Diese Maschine, im Wesentlichen ein Roboterkran, der auf Schienen läuft, handhabt automatisch Lagerbestände in und aus Lagerplätzen mit hoher Kapazität und hoher Effizienz. Eines der Probleme des Kunden war der Verschleiß der Regalbediengeräte (Abbildung 5), was sich in manchmal lauten Geräuschen während des Betriebs bemerkbar machte. Da sich die gesamte Baugruppe auf den Gleisen bewegte und eine Festverkabelung unmöglich war, wurde das drahtlose SKF-Überwachungssystem installiert, um bestimmte abgenutzte Stellen auf dem Gleis zu identifizieren. Dazu wurde das System so eingerichtet, dass es Schwingungsdaten sammelt, während der Kran die Länge des Gleises überquert. Die resultierenden Spitzen im Zeitsignal (Abbildung 6) wurden mit der Position des Krans auf dem Gleis korreliert, um problematische Bereiche zu lokalisieren.

Als Ergebnis der Erprobung wurden verschlissene Abschnitte repariert statt der Alternative – Totalersatz der Gleise. Folgetests bestätigten, dass die Reparaturen erfolgreich waren.

Fazit
WiFi/802.11 b/g ist sowohl technisch als auch kostenmäßig eine praktikable Lösung, deren Einsatz sich voraussichtlich rasch ausweiten wird. Drahtlose Technologie ist ein wichtiger Wegbereiter für Zustandsüberwachungssysteme, da sie Hindernisse bei der Implementierung wie Kosten, Praktikabilität und Mobilität überwindet. SKF wird auch weiterhin an der Spitze der drahtlosen Überwachungstechnologien stehen, die innovativ und zuverlässig sind und von denen Kunden in neuen und traditionellen Anwendungen profitieren.

Wireless-Funktionen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen erweitert

SKF Multilog WMx, ein kompaktes, feldmontiertes Acht-Kanal-Überwachungsgerät, erfasst einfach, sicher und genau Beschleunigungs-, Geschwindigkeits-, Temperatur- und Lagerzustandsdaten an explosionsgefährdeten Orten.

Dieses neueste Modell ist nach ATEX 2/IEC Zone 2 zertifiziert, sodass es in den meisten Bereichen der kohlenwasserstoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden kann, in denen nicht zertifizierte Systeme nicht zulässig sind. Das batteriebetriebene Gerät ist mit handelsüblichen Ex-Sensoren kompatibel. Darüber hinaus unterstützt der Multilog WMx die WEP-, WPA- oder WPA2-Verschlüsselung für erhöhte Sicherheit.

Der WMx ist hervorragend für halbkritische Maschinen/Balance-of-Plant-Maschinen in explosionsgefährdeten Bereichen, Fehlerbehebung und Fernüberwachung geeignet und kann eine kostengünstige Wahl sein, da die Implementierungszeit verkürzt und die Notwendigkeit einer teuren Verkabelung reduziert wird.

Mit der drahtlosen Technologie, die es Laptopbenutzern ermöglicht, im Internet zu surfen, hat SKF ein leistungsstarkes neues Werkzeug für den Einsatz in Zustandsüberwachungssystemen geschaffen. Mit Wi-Fi-fähigen Überwachungssystemen hat SKF dazu beigetragen, die Hindernisse für den breiteren Einsatz der Zustandsüberwachung zu beseitigen, indem ein praktisches, kostengünstiges und hochmobiles System geschaffen wurde.