Verhinderung eines katastrophalen Ausfalls des Planetengetriebes einer Zementmühle

Im Idealfall kann die Produktionszeit maximiert werden, wenn rund um die Uhr die jeweils erforderlichen Fachleute in der Anlage vor Ort sind. Das Ziel, Spezialisten greifbar zu haben, verfolgt I-care mit seiner Lösung zur Zustandsüberwachungs-Ferndiagnose. Das drahtlose Wi-care-System zur Zustandsüberwachung erlaubt Echtzeitanalysen von bestimmten Maschinen online, um eventuelle Ausfälle vorherzusagen. Mit Hilfe des Systems werden vor Ort Messdaten erhoben, die zertifizierte Experten extern auswerten. Diese erstellen rund um die Uhr aussagekräftige und verständliche Handlungsempfehlungen. Mit dieser Funk-Messtechnik und optimierter Fernauswertung sind Kosteneinsparungen gegenüber bekannten Instandhaltungsstrategien möglich. Gleichzeitig wird eine äußerst anpassungs- und leistungsfähige Lösung zur Fehlerbehebung und Anlagenüberwachung geboten.

Folgendes Fallbeispiel steht für eine typische Anwendung der Ferndiagnose bei einem Getriebeschaden. Das System arbeitet sowohl für den Kunden als auch für den Auswertungsspezialisten effektiv.

Überblick über die Anlage

Der Produktionsstandort ist ein Zementwerk, das nahe an der Auslastungsgrenze betrieben wird. Es besteht seit vielen Jahren in Westeuropa. Die Anlage ist eine sehr große Kugelmühle; diese besteht aus einem Getriebe und einem elektrischen Antrieb mit 1 MW. Nachdem der Betreiber ein erhöhtes Schwingungsniveau vermutete, beauftragte er I-care mit kurzfristigen, aber umfassenden Schwingungsuntersuchungen der Anlage. I-care entschied, das drahtlose Wi-care einzusetzen und die Daten per Ferndiagnose auszuwerten.

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Untersuchungsergebnis mit Abgleich des Frequenzspektrum: Getriebefrequenzen

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Das Wi-care-System ließ sich durch die Magnethalterung innerhalb weniger Minuten an Getriebe und Elektromotor befestigen. Die üblichen Schwingungsrichtungen (axial, vertikal und horizontal) werden so erfasst. Im folgenden Bild ist die Wi-care-Überwachungseinheit rechts mit einem integrierten zusätzlichen Inkrementalmessgeber zur Drehzahlüberwachung ausgestattet.

 

Das von Wi-care ermittelte Frequenzspektrum in vertikaler Richtung. Als Einheit dienen Geschwindigkeiten. Die dominierende Frequenz liegt bei 373,9 Hz und ihren Oberschwingungen.

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Eine nähere Betrachtung der 373,9 Hz ergibt eine Modulationsfrequenz von etwa 5 Hz. Die Amplitude liegt bei fast 4 mm/s im quadratischen Mittel.

 

Sonnenrad: 25 Zähnecase study7

Planetenräder: 99 Zähne

Hohlrad: 224 Zähne

Referenzdrehzahl: 997 min-1

 

 

 

 


case study2Die berechnete Zahneingriffsfrequenz liegt bei 373,71 Hz und deckt sich damit mit der messtechnisch ermittelten Frequenz von 373,9 Hz. Die Modulationsfrequenz von 5 Hz lässt auf ein beschädigtes Hohlrad (rechnerisch 5,01 Hz) schließen. Die gemessene Amplitude verdoppelte sich innerhalb weniger Tage. Der Betreiber entschied sich auf Basis von Empfehlungen durch die ausgewerteten Wi-care-Messungen zur Überprüfung des Getriebes. Als Grundursache des Getriebeschades wird übermäßiges Spiel durch Risse im Getriebegehäuse verantwortlich gemacht.

Return on Investment (RoI) und Zeitschiene

KOSTEN
 
Lieferzeit für Ersatz-Hohlrad 3 Monate
Reparaturkosten Hohlrad 300 000 €
Lieferzeit für Austauschgetriebe > 6 Monate
Kosten für Austauschgetriebe 1 000 000 €
INVESTITION  
Wi-care-System mit Montage, zeitnaher Überwachung, fachkundiger Einschätzung und Bericht < 10 k€

Mit Hilfe der mit Wi-care durchgeführten Messungen konnten gezielte Instandsetzungsmaßnahmen geplant und erfolgreich realisiert werden. Folgeschäden wurden vermieden und mehrmonatiger Produktionsausfall wurde verhindert.

Überblick über Wi-care und Ferndiagnosemöglichkeiten

Worum geht es?

Wi-care ist das neueste System zur drahtlosen Zustandsüberwachung von I-care. Es wurde entwickelt, um die Ursachen von hohen Schwingungs- oder Temperaturniveaus zu erkennen, zu messen und zu analysieren. Wi-Care kann innerhalb kurzer Zeit kosteneffizient über abweichende Schwingungen oder Temperaturen informieren. Sie können Ihre Wi-care-Daten von spezialisierten Ingenieuren von I-care auswerten lassen. So erhalten Sie bei Bedarf rund um die Uhr eine fundierte Zustandsüberwachungs-Ferndiagnose. Die Partnerschaft für zustandsorientierte Instandhaltung wurde ins Leben gerufen, um Ihnen korrektive Möglichkeiten an die Hand zu geben, bevor potentielle Probleme fatale Schäden hervorrufen.

Case study1Eine Wi-care-Empfangseinheit kann bis zu 144 Überwachungseinheiten koordinieren und deren Daten internetbasiert übermitteln. Jede Überwachungseinheit erfasst Schwingungs- und Temperaturmessdaten. Abgelegene Messstellen und große Funkreichweiten werden mit Hilfe von Reichweitenvergrößerern ermöglicht. Durch ein internetbasiertes Portal, können sowohl weitere Kosten als auch etwaige Schwierigkeiten vermieden werden. Softwareprobleme, die die schnelle Datenauswertung verhindern, kennt wohl jeder …

Mehrwert?

Echtzeitüberwachung mit dauerhaft angebrachten, verkabelten Messgebern ist für viele Anwendungsbereiche zu teuer. Die Funk-Überwachung mit schnell und kostengünstig zu montierenden, drahtlosen Sensoren kann einen Beitrag leisten, dass schwierig zu überwachende Anlagen zuverlässiger arbeiten. Die WLAN-Technik senkt die Montage- und Wartungskosten gegenüber klassischer kabelgebundener Messtechnik erheblich. Gleichzeitig sind die neuartigen Überwachungseinheiten flexibel einsetzbar und können – etwa bei Neuanschaffungen – unkompliziert umgesetzt werden. Innerhalb weniger Minuten können die Sensoren dort magnetisch angebracht werden, wo diese benötigt werden. Messdaten werden zuverlässig ermittelt und mit Hilfe von Reichweitenvergrößerern an die Kontrolleinheit übertragen. Bereits vorhandene piezoelektrische Messgeber können in Sendereinheiten eingesteckt werden und so kostengünstig zu flexiblen Wi-care-Messgebern aufgerüstet werden.

Weitere Informationen.

 

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Nicolas Bleret, I-care, Belgien
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