Online Condition Monitoring Systeme für Schiffsgetriebe - Anforderungen und Praxiserfahrungen

Transkript

1 Online Condition Monitoring Systeme für Schiffsgetriebe - Anforderungen und Praxiserfahrungen Mathias Luft, Prüftechnik Condition Monitoring GmbH Ismaning v [mm/s] SCHERING\Verwaltung M231 UG\Küche Zulüfter LA07.ZAB01.E01-M01\Zulüfter\A-Seite\2030 vsp_1khz_m_>12_hz ( :04:11) 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0, f [Hz] Vortrag auf dem MDA Forum am Hannovermesse Halle 24, Stand B 28 Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 1

2 Inhalt Vortragsinhalt: Condition Monitoring von Antriebsgetrieben im Bereich der Schiffstechnik spezielle Anforderungen bei ortsveränderlichen Überwachungsobjekten Condition Monitoring Konzept Datenerfassung, Datenübertragung via , Auswertung und Reporting Projekte in Kooperation Reintjes - Prüftechnik Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 2

3 Prüftechnik AG Firmenname: PRÜFTECHNIK AG Standort: D Ismaning bei München Oskar-Messter-Str Gründung: 15. November 1972 Geschäftsfelder: Entwicklung, Produktion, Vertrieb und Service von elektrischen und elektronischen Geräten, speziell von Messgeräten und Überwachungsanlagen Firmen: PRÜFTECHNIK Alignment Systems GmbH PRÜFTECHNIK Condition Monitoring GmbH PRÜFTECHNIK NDT GmbH (Nondestructive Testing) Patente, Trade marks: 200 Patente weltweit, etwa 100 weltweit registrierte Handelsmarken Vertriebs- und Serviceorganisationen: PRÜFTECHNIK LTD. Großbritannien PRÜFTECHNIK N.V. Belgium/ Netherlands PRÜFTECHNIK S.A.R.L. France PRÜFTECHNIK Service Inc. USA PRÜFTECHNIK S.L. Spain PRÜFTECHNIK S.E.A. Singapore/ Philippines PRüFTECHNIK S.R.L. Italy PRÜFTECHNIK WIBREM sp. z o.o. Poland PRÜFTECHNIK Shanghai Representative Office China PRÜFTECHNIK Japan PRÜFTECHNIK Kanada PRÜFTECHNIK Russia Vertretungen: in mehr als 70 Ländern Beschäftigte: ca. 360 weltweit Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 3

5 Anwendunggsfelder für CMS Chemieanlagen Lüftungstechnik Kraftwerkstechnik Zementanlagen Bergbaugeräte Windkraftanlagen Schiffstechnik Fördertechnik Zustandsüberwachung Automatische Diagnose Weltweit Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 5

6 Anwendungen in der Schiffstechnik höchste Zuverlässigkeit unter rauesten Umgebungsbedingungen Überwachung der Schiffsantriebe für noch höhere Verfügbarkeit weltweiter Zugriff auf Daten erforderlich Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 6

7 Quellen für Schwingungsanregungen Schiffsantrieb Wälzlager Wellenausrichtung Getriebe Zahneingriff Getriebe Zahneingriff Unwuchten elektrische Anregungen Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 7

8 Fehlerbilder im Maschinenspektrum Schwinggeschwindigkeit Fehlerbilder Schwingungsüberwachung v [mm/s] Unwucht Ausrichtfehler Aufstellung Lagerspiel Rotoranstreifen Strömungsprobleme Öl Whirl elektrische Fehler <0,5xf n f n 2x 2xf Netz 3x 4x 5x 6x 7x 8x 9x usw. f BPF f [Hz] a [m/s 2 ] Fehlerbilder im Breitbandspektrum Schwingbeschleunigung Zahneingriffsfehler Wälzlagerschäden f z elektrische Fehler 2x f Stab 3x 4x f [khz] Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 8

9 Wälzlagerüberwachung a [m/s²] 0,40 0,30 Breitbandspektrum Bandpass- Filterung 0,20 0,10 0, f [Hz] a [m/s²] Zeitsignal Bandpassgefiltert a HK [m/s²] 0,60 Hüllkurvenspektrum t [ms] Amplitudenspektrum der Hüllkurve 0,50 0,40 Stoßfolgefrequenz 0,30 0,20 0,10 0, f [Hz] Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 9

10 Drehzahl Schwingung Drehzahl Ölruck Öltemperatur Standardumfang Schwingungsüberwachung breitbandige und schmalbandige Schwingungskenngrößen Überwachungskonzept zeitgetriggerte und ereignisgetriggerte Messung / Speicherung von Schwingungsdiagnosesignalen (Amplitudenspektren, Hüllkurvenspektren, Zeitsignale) parallele Erfassung Drehzahl, Öldruck, Öltemperatur Schub Partikelgrößenverteilungszähler Drehmoment WEARSCANNER Erweiterter Umfang Condition Monitoring Drehmomentmessung mit Überwachung der Min-, Max- und Mittelwerte Event-Recording Rainflow-Klassierung Schubmessung Überwachung der Partikelgrößenverteilung im Öl zu Erkennung von Verschleiß Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 10

11 Systemanbindung für lokale Schiffsrouten SMS Schiff Telefonnetz / Internet Provider DSL ISDN mobil Landseite GPRS Modem Firewall Center Datenbank VIBROWEB XP Client Applikationsprogramm OMNITREND CM Software WebReport Konfiguration VIBROWEB XP Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 11

12 Systemanbindung für weltweite Schiffsrouten Internet SMS Schiff Landseite Provider Satellit DSL ISDN mobil Server Modem Firewall Firewall Center Datenbank Schiffssteuerung VIBROWEB XP Client Applikationsprogramm OMNITREND CM Software WebReport Konfiguration VIBROWEB XP Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 12

17 Kooperation Reintjes Prüftechnik Kooperationsprojekte im Bereich Marine Beispiel High Speed Ferry CAT No1 Beispiel High Speed Ferry Bonanza Beispiel Fischtrawler Kattwyk 34 Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 17

18 High Speed Fähre CAT No1 High-Speed-Katamaran CAT No1 AG Reederei Norden-Frisia, Norderney bis 40 Knoten (= 74 km/h) Reisegeschwindigkeit 4 Hochleistungs-Jet-Antriebe mit insgesamt PS engine 1 2 gearbox 1 3 engine 2 4 gearbox 2 5 waterjet 1 6 waterjet 2 7 engine 3 8 gearbox 3 9 engine 4 10 gearbox 4 11 waterjet 3 12 waterjet Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 18

19 High Speed Fähre CAT No1 Überwachung der Wälzlagerungen und Zahneingriffe der Jet-Antriebe maximale Verfügbarkeit Planbarkeit von Service-Einsätzen High-Speed-Katamaran (Nordsee) Beschleunigungssensor Temperatursensor Drehzahlsensor Drucksensor Servicepartner Condition Monitoring System VIBROWEB XP DFÜ DFÜ Provider Hochleistungs Jet - Antrieb VIBROWEB XP Internet / Telefon Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 19

20 High Speed Fähre CAT No1 einstufige Stirnradgetriebe Typ VLJ 930/1 Drehzahl Antrieb bis 2000 U/min, Abtrieb 886 U/min, variabel Leistung P = 2320kW, Übersetzungsverhältnis i = 2,58:1 Motoren 4 x MTU 16 V 4000 M70, KaMeWa-Jets 70 SII Pumpenantrieb hydraulische Kupplung Antrieb Abtrieb YE - Schwingung PE - Druck TE - Temperatur Hauptstufe SE - Drehzahl Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 20

21 Systemanbindung CAT No1 PC Brücke DFÜ-Box GPRS Modem GPRS Router TCP/IP mögliche Erweiterung TCP/IP HUB-Box HUB TCP/IP Service-PC TCP/IP Telefonnetz / Internet Reintjes Hameln VIBROWEB XP 3 VIBROWEB XP 3 VIBROWEB XP 4 VIBROWEB XP 2 gearbox HM1 Stb außen gearbox HM3 Stb innen gearbox HM4 Bb innen gearbox HM2 Bb außen Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 21

22 Grafisches Userinterface CAT No1 VIBROWEB XP - Online Condition Monitoring gearbox 1 BS AS YE1101 YE1102 Schwingung Antriebswelle AS Schwingung Ritzelwelle AS Normal YE1103 Schwingung Ritzelwelle BS Warning YE1104 Schwingung Abtriebswelle AS Alarm YE1201 YE1202 YE1203 Schwingung Abtriebswelle BS Schwingung Ölpumpenantrieb AS Schwingung Ölpumpenantrieb BS Open Circuit Disabled YE1204 Reserve Schwingung EE1107 Reserve EE1206 Reserve PE1105 Öldruck YE - Schwingung TE1112 EE1106 Öltemperatur Partikelmessung Öl Momentanwerte PE TE EE SE - Druck - Temperatur - Last - Drehzahl SE1301 XE1303 XE1302 Drehzahl Ölfilter Freigabe Maschinendaten Alarm System System Diagnosis Return Home Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 22

23 Schwingungsüberwachung CAT No1 v [mm/s] HM 1\Getriebe Ritzelwelle\Ritzelwelle Mitte\1013 Geschwindikeitsspektrum 1,6kHz/3200\vrms 13,5 13,0 12,5 12,0 11,5 Trendüberwachung 11,0 10,5 10,0 9,5 Transfers 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 v op [mm/s] HM 1\Getriebe Ritzelwelle\Ritzelwelle Mitte\1013 Geschwindikeitsspektrum 1,6kHz/ :10:05 Tiefendiagnose M 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Zahneingriff Datum 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, f [Hz] Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 23

24 Bauwerft : Incat, Hobart / AUS 4x Ruston 20 RK 270, 7080 kw bei 1,050 rpm Getriebetyp 4x VLJ 6831 High Speed Fähre Bonanza Gearbox POME M -BN_Drehzahlsensor -BM_Momentenmessung DMS Drehmoment M S Schub Drehzahl Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 24

25 Schub am Getriebegehäuse - Jetwelle High Speed Fähre Bonanza JetSchub [kn] 800 Bonanza1\POME\1106 Jetschub\1013 DC Level Max :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00:00 Datum Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 25

26 High Speed Fähre Bonanza Rainflow-Klassierung des Drehmoments: Amplitudenänderung wird in Intervalle (Klassen) aufgeteilt Mittelwert des Moments in x-richtung der Rainflow Matrix Farbe des Matrix-Elements zeigt die Anzahl der durchlaufenden (Lastwechsel-) Zyklen Bewertung der Anzahl und Stärke der ertragenen Lastwechsel Rainflow-Matrix des Drehmomentes (Bsp.): Im Beobachtungszeitraum (hier 1 Tag) gab es die häufigsten Drehmomentwechsel in der Klasse 12,5 knm (also Lastwechsel mit einer Änderung von durchschnittlich 12,5 knm), insgesamt 7194 mal, erkennbar an der Farbe des Matrix-Elementes. Diese Änderungen waren einem mittleren Drehmoment von 91 knm aufgeprägt. Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 26

27 Fischtrawler Kattwyk 34 Heimathafen Jlmuiden Getriebetyp WAF 3455 CM System VIBROWEB XP Drehzahl Schwingung -BA_1103 -BA_1102 -BA_1101 -BN_1302 -BA_1201 -BA_1104 Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 27

29 Condition Monitoring mit Online Systemen: Zusammenfassung höhere Investionskosten, aber geringere laufende Kosten lückenlose Überwachung, dadurch hohe Überwachungssicherheit (Maschinenschutz) durch Erfassung von Betriebsparametern auch Überwachung dynamischer Prozesse möglich ständig neue Anwendungen durch sinkende Systemkosten und zunehmende Eigenintelligenz Copyright 2009 PRÜFTECHNIK Condition Monitoring - All rights reserved 29