Ein neues drahtloses System von SKF überwindet Anwendungsbarrieren und erweitert Zustandsüberwachungsanwendungen

Zustandsüberwachungstechnikenwerden in der Industrie seit vielen Jahren zur Optimierung von Wartung und Fertigung angewandt, um unplanmäßige Ausfallzeiten zu vermeiden und die Gesamtproduktivität zu steigern. Die Schwingungen sind der wichtigste Parameter aufgrund ihrer direkten Bedeutung für den Zustand drehender Maschinen und ihrer diagnostischen Werte.

Instrumente zur Datenerfassung sind im Allgemeinen entweder tragbare Datenerfas-sungsgeräte für handbetriebene/„mobile“ Programme oder fest installierte Online-Systeme für die automatische Erfassung und Speicherung der Daten. Die Anwendung letzterer ist, besonders bei kritischen Fertigungsmaschinen, gut eingeführt. Für den weiter verbreiteten Einsatz bleiben jedoch eine Reihe von Beschränkungen:

• hohe Installationskosten, besonders in gesundheitsgefährdenden Anwendungsbereichen
• ungenügende Rechtfertigung für ein permanentes System auf bestimmten Maschinen der Anlagenperipherie
• Verschiebung/Verlagerung von Maschinen, da wo feste Verkabelung nicht möglich ist.

VORTEILE DER DRAHTLOSEN TECHNIK
SKF hat zum Überwinden dieser Beschränkungen die Drahtlostechnik eingesetzt und zur Erleichterung von Anwendungen, die in der Vergangenheit undurchführbar waren, wie die vorübergehende Installation für Fehlersuche und Fernüberwachung.

Die drahtlose Technik schließt die Notwendigkeit einer festen Kommunikationsleitung aus und verringert ebenfalls drastisch die Länge der Sensorkabel. Vorteile sind geringere Einbaukosten, Mobilität/Tragbarkeit, unabhängige Bedienung, Einfachheit und Zuverlässigkeit.

HERAUSFORDERUNGEN DER DRAHTLOSEN SCHWINGUNGSÜBERWACHUNG
Die Schwingungsüberwachung stellt einzigartige Herausforderungen an drahtlose Geräte, Netzwerke und zugehörige Komponenten. Aufgrund der relativ großen Datenmenge, die über die drahtlose Verbindung gesendet werden muss, ist eine große Bandbreite erforderlich. Weitere Hauptanforderungen sind ein guter Dynamikbereich, geringes Rauschen und hohe Verarbeitungsleistung sowie die Fähigkeit, Daten zur rechten Zeit zu erfassen. Batteriebetriebene Vorrichtungen für die bordeigene Stromversorgung müssen dem Kundenwunsch nach einer langen Gebrauchsdauer entsprechen. Vorrichtungen und Sensoren sowie drahtlose Netzwerkkomponenten müssen außerdem mit den Bedingungen zurechtkommen, die allgemein in Industrieumgebungen herrschen, wie die Einwirkung von Wasser, erhöhte Temperaturen, elektrische Interferenz, Gefahrenzoneneinteilungen, Behinderungen, physischer Aufstellungsort und Abstand. Drahtlose Sicherheit ist ein Muss.

AKTUELLER STAND DER DRAHTLOSTECHNIK
Mehrere Drahtlostechniken stehen zur Verfügung. Für Zustandsüberwachungsanwendungen zurzeit am besten geeignet ist 802.11 b/g (oft bezeichnet mit WiFi). Es ist dieselbe Technik, wie sie für tragbare Rechner und drahtlose Büronetzwerke (LANs) verwendet wird. Sie hat auch für industrielle Anwendungen bei der Überwachung und bestimmten Automatisierungsaufgaben zunehmend Eingang gefunden. Sie erfüllt die technischen Anforderungen der Zustandsüberwachung (z.B. hohe Bandbreite) und bietet als Infrastrukturwahlmöglichkeit mehrere Vorteile in der Netzwerksicherheit, Standardanwendung, wohl bekannt in IT-Abteilungen, sie ist vielseitig und kostengünstig. Der Energieverbrauch ist gering, in typischen Zustandsüberwachungsanwendungen halten die Batterien ein bis zwei Jahre.

SKF LÖSUNG
Das drahtlose Überwachungssystem von SKF (Bild 1) ist unabhängig und batteriebetrieben. Es verwendet WiFi Technologie. Vier Schwingungskanäle können überwacht werden. Es besitzt vier Prozesseingänge (4-20 mA) plus einen Drehzahlmessereingang. Das drahtlose System ist in der Regel durch Weckaufruf programmiert und nimmt Messungen in festen Zeitintervallen vor. Bei Bedarf kann es auch extern über eine programmierbare logische Steuereinheit PLC (Programmable Logic Controller) aktiviert werden. Das System verwendet Standard Beschleunigungsaufnehmer, auch solche mit einem Temperaturausgang. Es führt Standard-Schwingungsmessungen durch, wendet das SKF Hüllkurvenverfahren für Beschleunigung an und speichert die dynamischen Daten (FFT und/oder Zeit) für die Diagnose. Die Messdaten des drahtlosen Systems werden gespeichert und mit Hilfe der SKF @ptitude Software analysiert, gemeinsam mit Daten anderer tragbarer oder SKF Online Überwachungsvorrichtungen.

FALLBEISPIEL: VERHINDERUNG EINES GROSSEN LAGERSCHADENS
Das drahtlose System von SKF kam dem Kunden einer Papiermühle, der es erfolgreich zur Vermeidung eines großen Lagerschadens einsetzte, sehr gelegen. Aus früherer Erfahrung wurden die Kosten eines vergleichbaren Schadens auf mehrere hunderttausend Dollar geschätzt. Während Routineuntersuchungen mit Hilfe eines tragbaren Analysegeräts fand der Kunde Schäden, die von der Innenringlaufbahn eines Dreiringlagers im Druckbereich der Papiermaschine ausgingen. Ein Stopp war erst in einigen Wochen geplant, es war jedoch nicht sicher, ob das Lager so lange durchhalten würde. Ein drahtloses Überwachungssystem wurde installiert (Bild 2), für die 24-stündige Überwachung mit Darstellung der Messdaten für den Maschinenbediener. Hauptvorteil des drahtlosen Systems war der einfache und schnelle Aufbau sowie die automatische Erfassung und Anzeige der Messdaten.

Die Messanzeige ermöglichte dem Personal, den Grad der Verschlechterung des Lagers stündlich zu überprüfen. Die Messwerte (Bild 3) zeigten, dass der Lagerzustand ernst war, und drängten darauf, nicht bis zu dem geplanten Stopp zu warten, sondern die Rolle baldmöglichst auszutauschen. Die anschließende Untersuchung bestätigte, dass das Lager ernsthaft beschädigt war, dass es nicht bis zum geplanten Termin gehalten hätte (Bild 4). Auf diese Weise wurde zusätzlich zur Vermeidung einer längeren Ausfallzeit, ein ernsthafter Schaden am Walzenmantel und dem hydraulischen Balken verhindert.

FALLBEISPIEL: INNOVATIVE LÖSUNG FÜR EINE EINZIGARTIGE AUFGABE
In einem größeren Einzelvertriebszentrum ist eines der wichtigsten Ausrüstungsstücke ein Staplerkran. Diese Maschine, im Wesentlichen ein auf Schienen laufender Roboterkran, bewegt Lagerbestände automatisch zu und von Hochkapizitäts- / hocheffizienten Speicherplätzen. Eines der vom Kunden festgestellten Probleme war der schlechter werdende Zustand der Kranschienen (Bild 5), der sich als lautes Geräusch bemerkbar machte, das manchmal während des Betriebs zu hören war. Da sich der gesamte Aufbau auf Schienen bewegte, was eine feste Verkabelung unmöglich machte, wurde zum Aufspüren der Verschleißzonen auf der Schiene das drahtlose Überwachungssystem von SKF eingebaut. Hierzu wurde das System so eingerichtet, dass die Schwingungsdaten aufgezeichnet wurden, wenn der Kran entlang der Schiene fuhr. Die beobachteten „Spitzen“ im Zeit-signal (Bild 6) wurden der Position des Krans auf der Schiene zum Lokalisieren der betreffenden Zonen zugeordnet.

Als Ergebnis der Untersuchung wurden die verschlissenen Zonen repariert – anstelle des Gesamtaustauschs der Schienen als Alternative. Nachfolgende Untersuchungen bestätigten, dass die Reparaturen erfolgreich waren.

FOLGERUNGEN
WiFi/802.11 b/g ist eine praktikable Lösung, sowohl aus technischer als auch aus Kostensicht. Es wird erwartet, dass die Anwendung rasch zunimmt. Die drahtlose Technik ist ein bedeutender „Ermöglicher“ bei Überwachungssystemen, indem sie Anwendungsbarrieren überwindet, wie Kosten, praktische Durchführbarkeit und Mobilität. SKF wird weiterhin in der ersten Reihe bei drahtlosen Überwachungstechnologien stehen, innovativ und zuverlässig kommen sie dem Kunden in neuen und herkömmlichen Anwendungen zugute.

Drahtlos Potenzial für Anwendungen in gefährlicher Umgebung erweitert

SKF Multilog WMx,ein kompaktes, vor Ort aufgebautes Acht-Kanal-Überwachungssystem, erfasst Messdaten für Beschleunigung, Geschwindigkeit, Temperatur und Lagerzustand an gesundheitsgefährdenden Orten, einfach, sicher und genau.

Das neueste Modell ist ATEX 2/IEC Zone 2 zertifiziert. Es kann somit an den meisten Anwendungsorten in der Kohlenwasserstoff verarbeitenden Industrie eingesetzt werden. Das batteriebetriebene Gerät ist kompatibel mit Standard Sensoren für gesundheitsgefährdende Bereiche. Außerdem unterstützt das SKF Multilog WMx die WEP, WPA oder WPA2 Codierung für erhöhte Sicherheit.

Durch die kurze Realisierungszeit und die Einsparung teurer Verkabelung kann das SKF WMx eine kostengünstige Alternative sein.