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Condition Monitoring in der Abwasserwirtschaft

Zustandsorientierte Instandhaltung
Condition Monitoring in der Abwasserwirtschaft

Nicht nur im Produktionsbereich, sondern auch in der Abwasserwirtschaft lassen sich durch eine zustandsorientierte Instandhaltung mittels Condition Monitoring erhebliche Kosteneinsparungen und Effizienzsteigerungen realisieren. So lassen sich zum Beispiel Reparaturen planbar machen, Ersatzteile können rechtzeitig beschafft und Wartungsintervalle verlängert werden.

Der Autor: Markus Schindler Vertriebsingenieur Technisches Büro Süd, Prüftechnik Condition Monitoring

Ein Klärwerk im Großraum München zeigt, wie eine gelungene Integration von Condition Monitoring in den Instandhaltungsalltag Kosten sparen und die Effizienz steigern kann. Hier wird bereits seit 2003 ein mobiler Datensammler, der Vibscanner von Prüftechnik Condition Monitoring, für regelmäßige Schwingungsmessungen an prozessbedingt wichtigen Aggregaten eingesetzt. Ergänzend dazu überwachen vier stationäre Online-Condition-Monitoring-Systeme Vibnode die Faulschlammmischer in den Faultürmen.
Mit Vibscanner werden z. B. die Betriebswasseranlage, das Abwasserpumpwerk und Ventilatorstationen überwacht. Eine besondere Stellung nimmt hier die Klärschlammverbrennung ein. Kommt ein nicht redundantes Aggregat wie das Verbrennungsluftgebläse zum Stillstand, steht die ganze Linie und der Verbrennungsprozess kommt ebenfalls zum Stillstand.
Überwachung durch Routenlaufen
Die Überwachung aller o. g. Aggregate erfolgt durch das sogenannte Routenlaufen. Gemessen werden dabei in der Regel folgende Kenngrößen:
  • Maschinenschwingungen mit Bewertung nach ISO-Norm 10816–3 oder 10816–7 als Bewertungsmaß für die Laufruhe der Maschinen, häufig beeinflusst durch Unwucht
  • Lagerzustand nach der Stoßimpulsmethode als Trendmethode mit vorgegebenen Grenzwerten
  • Lagerzustand nach der Hüllkurvenmethode als diagnostische Methode
Diese Kenngrößen werden dann in regelmäßigen Abständen mit dem Vibscanner erfasst. Die Auswertung, Archivierung und Dokumentation der Messergebnisse erfolgt mit der Software Omnitrend. Auf diese Weise erhält man einen Trend, anhand dessen man Änderungen des Maschinenzustands sehr schnell und zuverlässig erkennen kann. Um möglichst schnell vom eingeführten Condition Monitoring zu profitieren, wurde anfangs an allen Aggregaten wöchentlich gemessen. Nachdem man einige Erfahrungen gesammelt hat, wurden die Messzyklen an den jeweiligen Maschinenzustand, natürlich unter Berücksichtigung des Schadensrisikos, angepasst. So werden z. B. die Aggregate in der Klärschlammverbrennung alle zwei Wochen gemessen, die in der Betriebswasseranlage hingegen nur alle drei Monate.
Um es dem Routenläufer möglichst einfach zu machen, wird das intelligente Aufnehmersystem Vibcode verwendet. Dabei werden an den einzelnen Messpunkten der Route fest installierte Messnippel, die mit einem codierten Ring versehen sind, installiert. Bei Ankopplung des dazu passenden Vibcode-Aufnehmers erkennt dieser anhand der Codierung die Messstelle und die dort vorgesehenen Messaufgaben automatisch. Durch die stabile Ankopplung des Sensors auf den Messnippeln ist eine verlustfreie Übertragung der Schwingungs- und Wälzlagersignale garantiert. Auf diese Weise werden alle Messdaten verwechslungsfrei und vollautomatisch der richtigen Messstelle zugeordnet.
Ein Beispiel für den Erfolg des mobilen Condition Monitoring: Am Generator der Klärschlammverbrennung wurde durch die 14-tägigen Messungen ein Lagerschaden durch einen Anstieg des Stoßimpulskennwerts frühzeitig erkannt. Dies ermöglichte es dem Betreiber, rechtzeitig alle nötigen Ersatzteile für die Reparatur zu bestellen. Während der Wartezeit auf die Ersatzteile wurde der Messzyklus weiter erhöht, um mehr Informationen über die Entwicklung des Schadens zu bekommen. Anhand der Messdaten wurde dann entschieden, den Generator bis zum Eintreffen der Ersatzteile weiter zu betreiben. Durch die Überwachung der Lager konnte ein lang andauernder Stillstand des Generators vermieden werden. Zusätzlich konnten durch einen Lagerschaden entstehende Folgeschäden wie eine beschädigte Welle oder ein kaputter Lagersitz verhindert werden.
Kontinuierliche Überwachung
Auch an den Faulschlammmischern haben plötzliche und unerwartete Schäden weitreichende Folgen. Bevor ein beschädigter Mischer demontiert und mit einem Kran aus dem Faulturm gezogen werden kann, muss der Faulschlamm ca. eine Woche ausgasen. Erst dann kann der Mischer zur Reparatur zum Hersteller geschickt werden. Der Zeitraum vom Schaden bis zur Wiederinbetriebnahme umfasst also mehrere Wochen. Hat der Hersteller für die ungeplanten Arbeiten gerade keine freien Kapazitäten und keine passenden Ersatzteile, dauert das Ganze sogar noch länger.
Um dies zu vermeiden, werden die Lager jedes Faulschlammmischers mit jeweils einem sta-tionären Online-Condition-Monitoring-System Vibnode überwacht. In unmittelbarer Nähe zu den Lagerstellen sind auf dem jeweiligen Gehäuse Schwingungssensoren fest installiert. Über Kabel sind diese Sensoren mit den Vibnode-Systemen verbunden. Automatisiert werden so in regelmäßigen Abständen die Maschinen- und Lagerschwingungen gemessen. Die einzelnen Vibnode-Systeme sind über ein extra für diesen Zweck eingerichtetes Netzwerk mit einem Stand-Alone-PC verbunden. Alle gemessenen Daten werten automatisch auf diesen Rechner übertragen und können anschließend mit Omnitrend analysiert werden. Die Lagerüberwachung als ein Kriterium hat es auch hier dem Klärwerksbetreiber bereits mehrfach ermöglicht, Lagerschäden frühzeitig zu erkennen und die Reparatur planbar zu machen.
Drahtlose Überwachung
Für weitläufig verteilte Anlagen, an denen ein hoher Verkabelungsaufwand notwendig wäre, oder schwer zugängliche Maschinen, bietet Prüftechnik auch ein Wireless-Online-Condition-Monitoring-System namens Vibconnect RF an. Dieses kabellose System besteht aus einer oder mehreren Empfängereinheiten, den Bridges, welche jeweils mit bis zu 50 energieautarken Sendereinheiten, den Sensor-Units, kommunizieren können. Eine Sensor-Unit umfasst zwei Kombisensoren mit denen die Schwingbeschleunigung und die Temperatur gemessen werden kann. Die so erfassten Rohdaten werden dann in regelmäßigen Abständen an die Bridge gefunkt, wo die eigentliche Signalverarbeitung erfolgt. Der große Vorteil ist die Einsparung von Montage- und Materialkosten und der modulare Aufbau, der eine Erweiterung um zusätzliche Sensor-Units ohne großen Aufwand ermöglicht.
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