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Zustandsbasierte Wartung mechanischer Komponenten

Zustandsbasierte Wartung mechanischer Geräte
Wie stumme Komponenten sprechen lernen

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Die Diskussionen um die zustandsbasierte Wartung weist einige Parallelen zu Bizets Opera l‘Arlésienne auf. Alle sprechen darüber, aber so wie die Protagonistin in der Oper nie auftaucht, so können nur wenige echte und umfassende Anwendungen aus dem Alltag zeigen. Die Wartung von komplexen Produktionsanlagen auf der Grundlage eines wirklichen Bedarfs, anstelle eines festgelegten Zeitintervalls, wird allgemein als das Richtige angesehen. Aber warum gibt es dann so wenige, die dies tun?

Eine aktuelle Studie des Weltwirtschaftsforums und des Beratungsunternehmens Accenture, verleiht denen großen Hoffnungen, die derzeit auf vorausschauende Wartung setzen. Laut der Studie können die Kosten für geplante Reparaturen um 12 %, die Wartungskosten um fast 30 % und die außerplanmäßigen Ausfallzeiten um massive 70 % gesenkt werden. Die zurzeit verfügbaren Tools zur Zustandsüberwachung von mechanischen Komponenten in Prozessanlagen, z. B. Prozesssicherheitsventile (PSV), sind teuer in der Beschaffung und kompliziert in ihrer erfolgreichen Implementierung. Folglich werden viele Prozess- und Geräteparameter über den Zustand dieser Komponenten einfach nicht überwacht und man konzentriert sich nur auf die, die einfach zu integrieren sind oder sehr problematische Ausfälle verursachen können (z. B. Turbinen). Die Wartung der restlichen Komponenten erfolgt dagegen nach einem festen Plan und die Ausrüstung wird für gründliche Tests ausgebaut, auch wenn sie keine aktuellen Fehler innehaben.Mit der No-Threshold-Lösung von Ideation, einem IIoT-Gerät und einer App können nun auch solche „stummen“ Gerätschaften kontinuierlich im Rahmen eines Condition Based Monitoring(CBM) überwacht werden.

Wurzeln in Offshore-Plattformen

Das Ideation-Konzept hat seine Wurzeln in Offshore-Oil-and-Gas-Produktionsplattformen und -terminals, in denen die Wartung eine erhebliche Betreiberbelastung darstellt. Eine durchschnittliche Ölplattform verfügt über mehrere Hundert mechanischer Komponenten, die regelmäßig gewartet werden müssen, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen entsprechen. Viele davon müssen sogar regelmäßig zum Testen und Überholen ausgebaut werden, was enorme Kosten verursacht.

Natürlich finden diese Wartungspraktiken auch in anderen Branchen statt. Die vorbeugenden geplanten Wartungsmaßnahmen sind jedoch für viele Unternehmen mit hohen Kosten verbunden. Daher werden häufig historische Daten als Maß für die Verlängerung der Intervalle zwischen Eingriffen verwendet. Sie tragen zur Kostensenkung bei, sind jedoch definitiv keine Vorhersage für das zukünftige Verhalten der Komponente.

Einfach zu installierende, intelligente Informationsserver können die Wartungskosten deutlich verringern, denn nur 3 % der gewarteten Komponenten auf Standardölplattformen benötigen wirklich einen Eingriff. Es muss nicht gesagt werden, dass beispielsweise das Entfernen von Prozesssicherheitsventilen ein kostspieliges Unterfangen ist, insbesondere wenn extra Gerüste gebaut, explosive Atmosphären überwacht und/oder Teile von Anlagen für diese Eingriffe abgeschaltet werden müssen.

Zustandsbasierte Überwachung

Der CBM Predictor von Ideation ist ein multifunktionaler, batteriebetriebener Edge-Computer, der als echter Informationsserver mit maßgeschneiderten Funktionen zur Erkennung abnormaler Zustände (ACD) von stummen Komponenten wie etwa PSVs in der Prozessindustrie dient. Der Prozessor kann mit bis zu acht Sensoren für bestimmte Anwendungen ausgestattet werden. Alle Datenverarbeitungs-, Filter- und mathematischen Berechnungen, Alarme und Ereignisse werden in dem Gerät mit der Größe eines Eishockey-Pucks selbst durchgeführt und gespeichert. Der CBM Predictor sendet nur verwertbare Informationen an die Außenwelt. Im Folgenden sind drei typische Anwendungen dieser Technologie aufgeführt.

Mindesttemperatur überwachen

Prozessanlagen oder Rohrleitungen werden häufig mit zusätzlichen Heizsystemen ausgestattet, um sicherzustellen, dass das verarbeitete oder transportierte Medium innerhalb der Temperaturspezifikationen bleibt. Um einzelne Fehlerquellen zu vermeiden, ist es erforderlich, den Zustand des Heizsystems getrennt von den Standardsteuerungssystemen zu überwachen und direkt mit der Wartungssystemen zu verbinden.

Der CBM Predictor misst die Temperatur und speichert die zeitgestempelten Ereignisse in seinem internen Speicher, während er über eine Bluetooth-Nachricht einen abnormalen Zustand meldet. Der Benutzer kann dann detaillierte und historische Informationen direkt über die Android-App oder über ein Gateway anfordern.

Sicherheitsventile überwachen

Die meisten Prozesssicherheitsventile sind rein mechanische Komponenten und nicht an ein Prozessleitsystem angeschlossen. Es ist daher unmöglich zu wissen, ob sie ordnungsgemäß funktionieren, ob sie kürzlich geöffnet wurden und/oder ob sie ohne Undichtigkeit wieder richtig in der Aufnahme sitzen. Der CBM Predictor erkennt all diese Situationen zuverlässig und speichert die Ereignisse mit Zeitstempel intern ab, während er über eine Bluetooth-Nachricht einen abnormalen Zustand meldet. Der Benutzer kann detaillierte und historische Informationen ebenfalls direkt über die Android-App oder über ein Gateway anfordern.

Luftfeuchtigkeit in Gehäusen

Mit einem Feuchtigkeitssensor kann derselbe CBM Predictor die Luftfeuchtigkeit in Schränken und anderen Gehäusen überwachen. Der Sensor ist direkt am CBM Predictor montiert und wird über die Kabelverschraubung in das Gehäuse eingeführt. Der CBM Predictor misst die Luftfeuchtigkeit und speichert die zeitgestempelten Ereignisse in seinem internen Speicher. Abnormale Zustände werden über Bluetooth gemeldet.

Zurzeit arbeitet Ideation an weiteren Applikationen für den CBM Predictor, immer mit Fokus auf Überwachung von an und für sich stummen Komponenten. Während in Bizets Oper der Held unglücklich bleibt, wurde also für die Problematik von stummen Gerätschaften in Prozessanlagen eine Lösung gefunden.

Ideation AS, Gernsheim


Autor: Alexander Schmidt

Advisor to the Board,

Ideation


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