Elektromotoren Warten mit smarten Helfern – Frühwarnsystem warnt vor Ausfällen

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Dass im japanischen Chemie-Werk von Denka schon länger keine Elektromotoren mehr ausfallen, hat einen guten Grund: Ein Service-Vertrag mit smarten Sensoren von ABB funktioniert als Frühwarnsystem für die Elektromotoren in der Produktion.

Auf Jurong Island in Singapur betreibt Denka eine große Produktionskette für Styrolharz. Dabei setzt das japanische Chemieunternehmen auf Hunderte Elektromotoren, die die Produktion rund um die Uhr und an sieben Tagen die Woche am Laufen halten. Vorausgesetzt, es gibt keine Störungen.

„Viele unserer prozesskritischen Motoren sind rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt, die zu vorzeitigen Ausfällen und kostspieligen Stillständen führen können“, erklärt H.C. Ng, Instandhaltungsleiter des Denka-Werks in Singapur. „Denka hat frühzeitig das Internet der Dinge genutzt und suchte nach einer Plug-and-Play-Lösung, die eigenständig den Zustand unserer wichtigen Motoren und Lager überwachen kann.“

ABB war einer der ersten Hersteller von Elektromotoren mit einem entsprechend umfassenden Service, der auf drahtloser Smart-Sensor-Technologie basiert. Und so schloss Denka mit dem Antriebsspezialisten 2018 einen Service-Vertrag, der später auf drei Werke in Singapur ausgeweitet wurde. Ziel war es, die Motorenausfälle um 80 % zu reduzieren. Letztendlich hat das Service-Konzept diese Vorgabe sogar übertroffen.

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Smart Sensor schafft günstigen und einfachen Zugang

Aber der Reihe nach: ABB erhielt Anfang 2018 von Denka den Auftrag, eine Lösung auf Basis des ABB Ability Smart Sensors zu entwickeln. Der Smart Sensor waren genau das, wonach das Unternehmen gesucht hatte: günstig, einfach anzubringen und nicht auf frühere Daten angewiesen, um die Kalibrierung und Algorithmen festzulegen.

Nach der erfolgreichen ersten Installation wollte Denka auch die neue Generation an Sensoren testen. Diese sind speziell für Gefahrenbereiche geeignet und gemäß Atex, IECEx und NEC 500 zertifiziert. Die Batterien der leistungsstarken Sensoren weisen eine längere Lebensdauer als die der Vorgängermodelle auf. Zudem wurden die Sensoren nach dem „Sealed for Life“-Prinzip entwickelt, der Sensor wird also für die gesamte Lebensdauer versiegelt. Die Sensoren mit der Schutzklasse IP66/67 können hohen Vibrationen, Korrosion und mechanischen Belastungen standhalten, wie sie in rauen Industrieumgebungen auftreten. Ein weiterer Fokus im Entwicklungsprozess lag auf der Überwachungsfunktion und der Kommunikationsreichweite.

In der Styrolharz-Anlage werden Pumpen, Kompressoren, Lüfter und Pelletierer mit Motoren betrieben, die eine Leistung zwischen 0,75 und 160 kW aufweisen. Insgesamt hat ABB hier Motoren, Pumpen und Lager sowie Motoren in Gefahrenbereichen mit Hunderten smarten Sensoren ausgestattet.

Im Rahmen des Service-Vertrags ist ABB nun dafür verantwortlich, das Risiko von Anlagenausfällen zu steuern. Zum Service-Umfang gehört auch die Durchführung oder Empfehlung einer präventiven Wartung und Reparatur. Tritt bei einem Motor ein mögliches Problem auf, wird er zudem in einer Werkstatt von ABB repariert. Fällt ein Motor aus oder kann nicht mehr repariert werden, ersetzt ABB ihn mit einem funktional gleichwertigen Motor.

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Hunderte smarter Sensoren erkennen Störfaktoren

Die smarten Sensoren verbinden sich drahtlos mit der Anlage und können innerhalb weniger Minuten konfiguriert werden. Sie erfassen Daten zu Vibration, Temperatur und anderen Parametern und übertragen diese über ein Smartphone oder Gateway an einen sicheren Cloud-Dienst. Algorithmen analysieren die Daten und wandeln sie in aussagekräftige Informationen über den Zustand und die Leistungsfähigkeit der Anlage um. Diese Informationen werden dann an das Smartphone des Nutzers und das Kundenportal übermittelt.

Die neuen Sensoren haben sich schon in den ersten Tagen nach ihrer Inbetriebnahme bewährt. So ermittelte ein Sensor am Motor einer Einzugswalze eine außergewöhnliche Vibration. Daraufhin informierten die für die Überwachung der Motoren zuständigen ABB-Techniker das Wartungsteam von Denka, das den Motor untersuchte. Es stellte sich heraus, dass sich eine klebrige Schicht aus Polymer gebildet hatte, die zu der Leistungsschwäche führte. Das Team konnte die Polymerschicht entfernen, bevor sie Schaden am Motor anrichtete.

Ein anderer Sensor wiederum erfasste einen ungewöhnlich hohen Temperaturanstieg. Bei der Überprüfung fand man ein Saugkissen, das in der Abdeckung des Lüfters steckte und die Kühlung des Motors verhinderte.

Service greift vor dem Fall der Fälle

Mit den intelligenten Sensoren von ABB kann Denka die Betriebs- und Zustandsparameter prozesskritischer Motoren, Pumpen und Lager kontinuierlich überwachen. Auf diese Weise lassen sich Arbeitsstunden reduzieren, die ansonsten für eine manuelle Überprüfung der Leistung und die Erfassung von Daten erforderlich wären. Gleichzeitig werden neue Erkenntnisse über die Betriebsleistung gewonnen. Vorher hatte nur alle drei Monate eine manuelle Inspektion stattgefunden. Im Fall der Fälle wären dem Unternehmen also womöglich die Warnzeichen entgangen, die auf ein potenzielles Risiko hindeuten, was zu Totalausfällen oder langen Ausfallzeiten sowie kostspieligen Produktionsverlusten führen könnte.

„Der Service-Vertrag mit ABB gibt uns ein gutes Gefühl“, sagt H.C. Ng. „Die intelligenten Sensoren überwachen und analysieren sowohl die Leistung als auch die Betriebsbedingungen unserer kritischen Anlagen und warnen uns bei potenziellen Problemen. So können wir die Instandhaltung problemlos planen und unerwartete Ausfälle, ungeplante Stillstände und Produktionsverluste vermeiden.“

Nach den zufriedenstellenden Ergebnissen im Werk für Styrolharz gab Denka grünes Licht für weitere Sensoren. Diese werden an den Lagern und Motoren angebracht, die sich in den Gefahrenbereichen des Merbau-Werks, einem Produktionsstandort für Ruß, befinden. Auch für sein Werk, in dem der Füllstoff Silika hergestellt wird, hat Denka Sensoren für Motoren, Lager und Pumpen bestellt. Die Motoren werden im Rahmen des Service-Vertrags vollständig von ABB überwacht.

Konkrete Kennzahlen nennt H.C. Ng nicht, doch so viel: „Die intelligenten Sensoren haben die Lebensdauer unserer Motoren erhöht und unsere Instandhaltungskosten verringert.“ Und die Vorgabe, Motorausfälle um 80 % zu verringern ist mehr als erfüllt. In den vergangenen zwei Jahren ist kein Motor ausgefallen, der mit einem intelligenten Sensor ausgestattet ist.

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