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MASCHINENÜBERWACHUNG SORGT FÜR HÖHERE BETRIEBSSICHERHEIT, AQUA & GAS No 7+8, 2024 (Seite 1, eine Kopie des ganzen Beitrags ist beim SVGW erhältlich) - Durch eine vorausschauende Instandhaltung der Abwasserreinigungsanlage können unnötige Ausgaben vermieden und die Anlagenverfügbarkeit und somit auch die Betriebssicherheit erhöht werden. Das Amt für Industrielle Betriebe Kanton Basel-Landschaft überwacht seit 2022 mittels permanenter Schwingungsanalyse kritische Maschinen wie Rührwerke, Blockheizkraftwerke, Hebewerke und Zentrifugen. In diesem Beitrag werden die technische Umsetzung und die ersten damit gemachten Erfahrungen beschrieben. 2001kB
Kraftwerktechnisches Kolloquium 2023, Dresden, "Laufzeitverlängerung Dank vorausschauender Instandhaltung" - Die vorausschauende Instandhaltung, engl. Predictive Maintenance (PM), hat in den letzten zwei Jahren massiv an Bedeutung gewonnen, weil die Lieferketten gestört sind. Zur Produktionssicherstellung gibt es verschiedene Optionen, aber jede hat ihren Preis! Alternativ können Anlagenbetreiber Überwachungssysteme einsetzen, welche den Zustand von kritischen Komponenten wie Wälzlager oder Getriebe beurteilen. Dieser Beitrag schlägt ein mögliches Maß für defektbasierte Trendkurven vor und zeigt Praxisbeispiele, die zur Laufzeitverlängerung von rotierenden Maschinen beitrugen. In einem Fall wurde die Anlage noch weitere 5 Jahre betrieben! (1. Seite PDF, ausgewählte Folien PDF)
Der ganze Beitrag ist auch im "VGBE energy journal", Heft 11/2023 (siehe URL) nachzulesen.

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PREDICTIVE-MAINTENANCE-LÖSUNGEN ZUR FRÜHZEITIGEN SCHADENSERKENNUNG IN WASSERKRAFTWERKEN - Eine geringe Stillstandzeit nimmt insbesondere bei Wasserkraftwerken einen immer höheren Stellenwert ein. Gerade jetzt, wo erneuerbaren Energiequellen eine zusehends wichtigere Rolle zugesprochen wird. Aus diesem Grund rücken Predictive-Maintenance-Lösungen, wie sie die Schweizer Mechmine GmbH anbietet, immer stärker in den Fokus. Predictive-Maintenance-Lösungen unterstützen technisch Verantwortliche dabei, einen zuverlässigen Betrieb der Kraftwerke zu gewährleisten. Allerdings geht es dabei nicht nur um die Reduzierung von Stillstandzeiten, sondern auch um die frühzeitige Erkennung von möglichen Anlagenausfällen und um verringerte Betriebs- und Servicekosten. Mit dem mmViewer bietet Mechmine ein cloud-basiertes Überwachungssystem speziell für Wälzlager und Getriebe an. 4187kB
Frühe Identifikation von Lagerstömen - Lagerströme traten früher fast nur bei leistungsstärkeren Elektromotoren mit Frequenzumformern (FU) auf. Heute können aber auch kleine Motoren davon betroffen sein. Kaskaden mit Kleinstmotoren führen dann zu unerwünschten Unterbrüchen in Produktionslinien. Leider ist das frühe Erkennen von Lagerströmen sehr schwierig und erhältliche Handmessgeräte sind noch sehr unzuverlässig. Mechmine präsentiert eine Methode wie man Lagerstöme erkennen kann. 423kB

Wissenswertes aus der Praxis für Hydro-Kraftwerke und andere Gewerke - Vorhersagen zu kommenden Maschinendefekten oder Produktionsausfällen sind in der Wartungsbranche so erwünscht wie im Aktienhandel, v.a. wenn Ersatzteile wie Wälzlager oder Getriebeteile lange Lieferzeiten aufweisen. Manche Betreiber lassen ihre Anlagen einmal jährlich von einem Schwingungsexperten beurteilen. Neuerdings werden solche Maschinen auch mit „smarter Sensorik“ bzw. IoT aufgerüstet, weil diese auch sehr preiswert angeboten werden. Dabei handelt es sich um funkbasierte IoT Sensoren, mit einem sog. MEMS Beschleunigungssensor im Gehäusefuss. Gewisse Modelle von Smart-Sensoren müssen alle paar Jahre ersetzt werden weil die Batterie nicht austauschbar ist. Um die Batterielebensdauer zu verlängern, versenden viele Funksensoren daher keine langen Zeitreihen sondern kurze RMS Summen-Messwert. Der technisch versierte Käufer stellt sich aber die Frage, ob solche einfachen IoT Funksensoren basierend auf RMS Messwerten rechtzeitig Alarm schlagen können oder gar einen Defekt erkennen können mit einer so groben Auflösung. Man stellt schliesslich fest, dass hochauflösende Messsysteme neben den technischen Vorteilen auch wirtschaftliche Vorteile aufweisen können.

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AUTOMATISIERTE DREHZAHLKORREKTUR - Trending, das Verfolgen von Defekten wie ein entstehender Wälzlager-Aussenringschaden, wird u.a. durch die Genauigkeit der gemessenen Drehfrequenz beeinflusst. Bei Elektromotoren ist der Anbau eines Drehzahl-Impulsgebers oftmals zu kostspielig. Daher hat Mechmine das Problem, welches variable Drehzahlen beim Trending verursachen, mittels digitaler Signalverarbeitung erfolgreich gelöst, wie diese Tech-Note beschreibt. 436kB
DEFEKTBASIERTE ANOMALIEDETEKTION - Maschinendefekte besser erkennen (Aqua&Gas, Nov2020): Eine Zustandsüberwachung kann bekanntlich unnötige Ausgaben einsparen. Aber einfache IoT Sensoren, die RMS-(Root-Mean-Square-) Messwerte verarbeiten, können Maschinendefekte oft erst erkennen, wenn sie hörbar sind. Dies stellt eine kontinuierliche Überwachung infrage. Mittels besserer Daten können die Erwartungen von Maschinenbetreibern jedoch erfüllt werden. Eine vorgängige Defektklassifikation kann die Anomaliedetektion verbessern. 1200kB
ISO RMS versus spektralbasierte Erkennung: „sein oder nicht sein“ eines Wälzlagerdefektes - Die automatisierte Überwachung von Wälzlagern, Pumpen oder Getrieben etabliert sich im Rahmen der zustandsbasierten- oder vorausschauenden Wartung. Die verwendeten batteriebetriebenen und funkbasierten Geräte, sog. smarte Sensoren, sind klein, kostengünstig und überwachen meist den RMS Wert (quadratischer Mittelwert) der Schwinggeschwindigkeitsmessung nach ISO-10816-3. Das sichere Erkennen von Defekten bei Wälzlagern, Zahnrädern oder Pumpenflügeln ist mittels RMS Werten nicht garantiert, da einzelen Effekte hier nicht diskriminiert werden können. 541kB
Besonderheiten langer IEPE Sensor-Kabel - Ein Schwingungsexperte geht bei der Signalanalyse davon aus, dass alle Frequenzen, tiefe und höhere, gleichwertig sind. Diese Annahme ist leider nicht immer erfüllt, kann aber sichergestellt werden. Dieser Hinweis zeigt, welchen Einfluss lange Kabel auf die Messsignale haben können und dass man den Effekt kompensieren kann. 312kB
Besonderheiten der Schwingungsmessung bei Langsamläufern - Die Norm ISO 10816-3 beinhaltet Grenzwerte für rotierende Maschinen in Bezug auf die Schwinggeschwindigkeit. Eine Welle mit einer Drehzahl von 10RPM, wie es ein Getriebeausgang in der Praxis haben kann, hat eine Drehfrequenz von 10rpm/60≅0.17Hz, weit unter den allgemein bekannten 10Hz (600rpm) der Norm. Für Langsamläufer empfiehlt die Norm aber eine tiefere untere Eckfrequenz. Dieser Hinweis beschreibt, auf was man achten muss bei solchen Messungen um aussagekräftige Resultate zu erhalten. 364kB

"Predictive Maintenance in der Praxis", Polydrive 2/19, Vorausschauende Wartung oder Predictive Maintenance bietet sich für Lager und Getriebe an, weil Defekte deterministisch erscheinen. In der Praxis hat sich aber gezeigt, dass die Probleme nicht in der Analyse, wo heute Künstliche Intelligenz verwendet wird, sondern in der Gewinnung der Rohdaten beginnen. Verlorene Informationen in den Daten lassen sich später nicht mehr rückgewinnen.

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Mechmine 2019 Produkteflyer 3285kB
Präsentation "Reality check on vibration-based machine monitoring using AI", vom Mai 2019 in Frankfurt (PDF auf Englisch) 2378kB
Im Tal der Tränen? Kurze Standzeiten, minimaler Unterhalt: Predictive Maintenance soll helfen, dieses Ziel zu erreichen. Oft werden die hohen Erwartungen jedoch enttäuscht. Was ein Predictive-Maintenance-System leisten kann, hängt vor allem vom Informationsgehalt der gesammelten Daten ab. 2189kB

Ist die Zeit reif für intelligente Anlagenüberwachung? Die Schweiz ist ein Land der Wasserkraftwerke. Viele Kleinwasserkraftwerke sind nur mit der Standardüberwachung oder einer Notabschaltung ausgerüstet. Eine zusätzliche oder sogar intelligente Überwachung, der Wälzlager, ist fast nie vorzufinden weil die erwarteten Installationskosten als zu hoch eingeschätzt werden. Aber die Kosten für entsprechende Hardware sind gesunken und Anbieter von Cloud-basierter Überwachungssoftware können die Kostenvorteile an ihre Kunden weiterreichen. So befinden sich heute die Investitionskosten oft nur noch im vierstelligen Bereich.
Betreiber, die Erfahrung mit einem Wellenbruch hatten oder keine Fachkräfte mehr finden, sind gegenüber intelligenter Überwachung offener. Als erster Schritt wird die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring‚ CM), angesehen, wo, basierend auf historischen Messwerten, Aussagen zum aktuellen Maschinen- oder Komponentenzustand gemacht werden. Erst wenn genügend Daten vorhanden sind, speziell solche, die den Verlauf von Defekten wiedergeben, kann die Königsdisziplin, die Wartungsvorhersage (Predictive Maintenance‚ PM), ins Auge gefasst werden. Der Übergang von CM zu PM ist ein Fokus dieses Fachberichts.

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Hannover Messe 2018 Mechmine Prospekt 353kB

Data-Mining - das etwas andere Eldorado (PDF) - Erhält man ein persönliches Anschreiben, das die eigenen Wünsche genau trifft, kann es zwar purer Zufall sein, aber auch ein Ergebnis von «Data-Mining» und «Big-Data». Data-Mining ist für Grosskonzerne eigentlich nichts Neues. Heute eröffnet die Computerisierung zusammen mit dem Internet jedoch auch kleinen Organisationen ungeahnte Möglichkeiten der Optimierung im umkämpften Weltmarkt. Aber was ist Data-Mining und wo kann es eingesetzt werden?

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Maschinenüberwachung, neue technologien ermöglichen hohen Automatisierungsgrad (PDF) - Seit den 1990er-Jahren hat die Computerisierung die Effizienz von Tätigkeiten gesteigert. Die Automatisierung lässt sich aber noch weiterführen, wodurch zusätzliche Kosten gespart werden. Dabei steht der Einsatz mehrerer neuer Technologien bei der Maschinenüberwachung im Fokus, welche die Prozesse durch den Informationsinhalt von erfassten Daten steuern. Typische Anwendungsgebiete sind Anlagen in abgelegenen Gebieten wie Windkraftanlagen auf See, Minen oder verteilte Kraftwerke in den Bergen.

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Unsere Mobilfunk und IoT Erfahrung: "WCDMA - Requirements and Practical Design", Editors: Rudolf Tanner und Jason Woodard, Chichester, Wiley, 2004, ISBN:9780470861776.  Buch

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