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Condition Monitoring Wie Condition Monitoring eine zustandsorientierte Instandhaltung unterstützt

Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Ungeplante Ausfälle während einer Zuckerkampagne sind ein absolutes „No Go“. Daher wurde bei Nordzucker ein Condition Monitoring installiert. Bereits wenige Wochen nach der Einführung konnte durch die permanente Überwachung produktionskritischer Zentrifugen der erste Nutzen daraus gewonnen werden.

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Die Zuckerproduktion zeichnet sich durch große Anlagen, hohe Automation und kontinuierliche Produktionsprozesse aus. Die Instandhaltung muss sich deshalb auf erhöhte Ausfallrisiken einstellen. (Bild: Martin Ortgies)
Die Zuckerproduktion zeichnet sich durch große Anlagen, hohe Automation und kontinuierliche Produktionsprozesse aus. Die Instandhaltung muss sich deshalb auf erhöhte Ausfallrisiken einstellen. (Bild: Martin Ortgies)

Die Zuckerproduktion ist durch die erreichte Größe der Anlagen, den hohen Automatisierungsgrad und durch den kontinuierlichen Produktionsprozess hoch effizient. „Das führt allerdings auch zu erhöhten Risiken, denn im Fall einer Störung wird der komplette Produktionsprozess unterbrochen. Deshalb gelten hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Anlagen und an eine funktionierende Instandhaltung“, erklärt Dr. Jörg Vietmeier, Manager Produktion und Technik im Nordzucker-Werk Schladen die aktuelle Herausforderung.

Die Anlagen der Zuckerfabrik sind durch den ununterbrochenen Betrieb einer hohen Belastung ausgesetzt. Zu den besonders kritischen Komponenten gehören die Zentrifugen, die nach dem Kochprozess der Rübenschnitzel die auskristallisierten Zuckerkristalle von der restlichen Flüssigkeit trennen. Frank Weishäupl, vom Industrial Engineering bei Nordzucker, erläutert die Gründe für einen hohen Verschleiß der Zentrifugenantriebe: „Die Zentrifugen werden bei 170 Umdrehungen pro Minute chargenweise mit 1,7 Tonnen Rohmasse gefüllt und dann schnell auf 1000 Umdrehungen pro Minute beschleunigt und anschließend wieder entleert. Dieser Zyklus dauert lediglich vier Minuten und wiederholt sich ohne Unterbrechung während der etwa 100 Tage dauernden Rübenkampagne.“

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Ungeplante Ausfälle trotz präventiver Instandhaltung

Vietmeier berichtet, dass neben der Beseitigung von akuten Störungen bisher eine vorbeugende präventive Instandhaltung durchgeführt wurde, um bei den Zentrifugen und den anderen Maschinen eine möglichst hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten. Die Instandhaltungsarbeiten erfolgten an regelmäßigen, festgelegten Terminen – unabhängig vom tatsächlichen Abnutzungsgrad der Anlagen. Diese erhöhte Sicherheit führte notwendigerweise zu erhöhten Kosten, weil in diesem Verfahren auch noch weitgehend intakte Bauteile ausgetauscht wurden. Das Problem: Trotz der vorbeugenden Maßnahmen kam es in jeder Kampagne zu ungeplanten Ausfällen, auch bei den Zentrifugen.

In der Kampagne 2008 wurde bei den Zentrifugen erstmals die zustandsorientierte Instandhaltung eingeführt. Die Zielsetzung besteht darin, die Instandhaltung anhand von tatsächlich kontinuierlich gemessenen Zustandswerten (Condition Monitoring) zu planen und akute Störungen frühzeitig zu erkennen.

Erfahrungen mit der Schwingungsdiagnose

Nordzucker hatte im Werk Schladen bereits seit einigen Jahren wichtige Antriebe mit Schwingungsaufnehmern ausgerüstet. Während der Rübenkampagnen wurden manuelle Augenblicksaufnahmen an den Antrieben durchgeführt und die Messdaten vom Handgerät auf einen PC übertragen und ausgewertet. Die Daten waren plausibel und lieferten ein gutes Bild vom aktuellen Zustand der Maschinen. Frank Weishäupl: „Die Nachteile dieser Methode waren allerdings offenkundig. Eine kontinuierliche Zustandsüberwachung war so nicht möglich, die Daten waren rein zufällige Stichproben und die Auswertung war nur am lokalen PC verfügbar.“

Nicht jeder Aufwand rechnet sich

Am häufigsten wird für die zustandsorientierte Instandhaltung die Schwingungsdiagnose genutzt, die anhand erhöhter Schwingungspegel sehr zuverlässig Veränderungen im Betriebsverhalten, z.B. verursacht durch Unwucht oder Wälzlagerschäden, diagnostiziert. Dem flächendeckenden Einsatz von Condition Monitoring standen bisher allerdings relativ hohe Investitionskosten für Sensorik und Peripherie entgegen, die diese Technik für kleinere Anlagen schlicht unrentabel machte. Nordzucker hat mit dem Einsatz der Vibrations-Klemme VIB I/O 750-645 für das Wago-I/O-System eine kostengünstigere Lösung gefunden. Die Daten der Sensoren, wie Strom, Temperatur, Normsig-nale und Maschinenschwingungen werden über anschaltbare Busklemmen erfasst und über frei wählbare Feldbussysteme den übergeordneten Auswerteeinheiten zur Verfügung gestellt. Die Auswertung der Daten kann mit marktüblichen Visualisierungs- und Prozessleitsystemen erfolgen. Diese Lösungen sind insbesondere dazu gedacht, in bestehende Maschinenkonzepte oder in laufende Maschinen integriert zu werden.

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