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Industrie-4.0-Praxistest bestanden Digitale Sensorik erkennt drohenden Lagerschaden an Pumpe

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Sabine Mühlenkamp* / Dr. Jörg Kempf

Jeder hat bei Industrie-4.0-Anwendungen blitzblanke Fertigungshallen im Blick, in der hochautomatisierte Roboter Präzisionsteile weiterreichen. Wie sieht es aber mit Chemieanlagen aus, die Jahrzehnte auf dem Buckel haben? Ist es möglich, diese ins Zeitalter der Digitalisierung zu überführen? Beispiel Pumpe: Eine Antwort findet sich im Chemiepark Kalle-Albert …

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Industrie 4.0 geht auch „dreckig“: Eine Pumpe unter typischen rauen Umgebungsbedingungen, wie sie in der Prozessindustrie herrschen.
Industrie 4.0 geht auch „dreckig“: Eine Pumpe unter typischen rauen Umgebungsbedingungen, wie sie in der Prozessindustrie herrschen.
(Bild: Infraserv Wiesbaden)

Anlagen und Betriebe in Chemieparks sind oft jahrzehntelang im Einsatz, so auch im Industriepark Kalle-Albert. Hier gäbe es fast nur Brownfield-Anlagen, die teilweise 30 bis 40 Jahre alt sind, weiß Andreas Kronisch, Innovationsmanagement bei ISW-Technik in Wiesbaden, und zeigt die Problematik solcher Altanlagen auf: „Wir haben uns gefragt, wie sich diese intelligent vernetzen lassen.“ Die Tochtergesellschaft der Infraserv Wiesbaden (ISW) treibt im Schulterschluss mit IT-Experten des Konzerns unter dem Produktnamen „KI-Konzept“ seit einigen Jahren die Digitalisierung in der Instandhaltung voran. Dabei wurden bereits erste innovative Technologien für die digitale Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) von Maschinen und Anlagen und darauf aufsetzende, intelligente Wartungs- und Instandhaltungsprozesse (Smart Maintenance) etabliert.

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„Vor einigen Jahren war „Industrie 4.0“ nur ein Begriff, jeder verstand etwas anderes darunter. Wir schärfen diesen Begriff immer mehr, sodass die jetzt entstehenden Projekte tatsächlich die Betriebe entlasten“, beschreibt Kronisch die Entwicklung am Standort. Zunächst noch unter dem Stichwort „Smart Maintenance“ wurden viele Anwendungen dahingehend überprüft, ob sich diese sinnvoll digitalisieren lassen. Seit 2018 kooperiert ISW-Technik mit dem Pumpenhersteller KSB, um neue vorausschauende Instandhaltungsansätze (Predictive Maintenance) mithilfe innovativer Technologien zu entwickeln.

Im Blickpunkt stand dabei u.a. die Druckluftversorgung, die für viele Betriebe im Industriepark essenziell ist. So wird diese etwa für die mechanische Steuerung großer Produktionsanlagen eingesetzt, insbesondere in sensiblen Bereichen, in denen aus Sicherheitsgründen eine elektrische Anlagensteuerung ausgeschlossen ist. Selbstverständlich benötigt man auch für den Standortbetrieb selbst große Mengen an Druckluft, etwa für die Stickstofferzeugung oder die Werkstätten der ISW-Technik.

Die Druckluftversorgung wird in einem speziellen Technikgebäude über insgesamt vier Turboverdichter gesteuert. Diese liefern rund um die Uhr im Durchschnitt 22 Tausend Kubikmeter Druckluft pro Stunde mit 5 bar Überdruck – pro Jahr summiert sich dies auf etwa 200 Millionen Kubikmeter. Die Luftverdichter erzeugen im Betrieb erhebliche Abwärme und sind zur Begrenzung ihrer Betriebstemperatur mit einem Kühlsystem verbunden. Die Kühlwasserversorgung übernehmen seit 2015 zwei Etanorm-Pumpen aus dem Hause KSB. Diese arbeiten im Redundanzbetrieb d.h., sie sind parallelgeschaltet, um beim Ausfall einer Pumpe die Versorgung sicherzustellen. „Allerdings wird bei einem solchen Ausfall jeder Produktionsleiter unruhig, schließlich ist ein Großteil der Betriebe auf Druckluft angewiesen. In einer solchen Situation ist immer schnelles Handeln gefragt. Die ausgefallene Pumpe muss daher schnell repariert oder ersetzt werden“, erklärt Klaus Jakobi, Leiter der Druckversorgung bei ISW.

Zustandsdaten jederzeit im Blick

Seit Oktober 2019 sind die beiden Testaggregate mit dem smarten Pumpenüberwachungssystem KSB Guard ausgestattet. „Wir hatten das Gerät allerdings schon früher im Einsatz, als es noch nicht offiziell auf dem Markt war. In die Entwicklung ist daher auch unser Know-how eingeflossen“, so Kronisch. Mit dem System lassen sich die Betriebs- und Zustandsdaten einer Pumpe jederzeit und überall mobil im Blick behalten. Der große Vorteil für die praktische Umsetzung: Montage und Inbetriebnahme sind sehr einfach. „Die Sensoreinheit außen auf den Lagerstuhl der Pumpe aufkleben und auf der Sendeeinheit drei Tasten drücken – das war’s“, beschreibt Kronisch das Prozedere.

Die Sensoreinheit misst u.a. die auftretenden Schwingungen. Die Daten werden über ein Gateway in die Cloud des Pumpenherstellers gesendet. Dank einer Cloud-to-Cloud-Verbindung zwischen ISW-Technik und KSB, die mittels Datenschnittstelle realisiert wird, haben sowohl die ISW-Produktionsleitung als auch KSB-Techniker Zugriff auf die Daten. Im Übrigen ist diese Anbindung der Pumpen an eine Cloud keine Einzellösung. ISW-Technik entwickelte ein Dashboard für die 75 Unternehmen, die es am Standort betreut. Auf diesem laufen alle wichtigen Informationen ein. Auch automatisierte Meldungen, wie sie im Schadensfall KSB Guard liefern würde.

Warum solche innovativen Konzepte in der Großchemie nicht immer ganz einfach umzusetzen sind? Die Antwort lesen Sie auf der nächsten Seite.

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