Condition Monitoring. Condition Monitoring. Übersicht. Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminiumindustrie

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1 Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminiumindustrie Folie 1 Übersicht Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminium-Industrie Aluminium-Walzwerk Alunorf Instandhaltungsstrategien Umsetzung mit Hilfe IT Wirtschaftlicher Nutzen Ausblick Folie 2

2 Übersicht Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminium-Industrie Aluminium-Walzwerk Alunorf Instandhaltungsstrategien Umsetzung mit Hilfe IT Wirtschaftlicher Nutzen Ausblick Folie 3 Standort: Neuss Kenndaten Gegründet: 1965 Fläche: 58 ha Mitarbeiter: 2150 Absatzmenge: t Folie 4

3 Fertigung von Al-Walzprodukten Warmwalzwerk Halbzeuge Schmelzwerk Kaltwalzwerk Folie 5 Al-Walzprodukte Halbzeuge Endprodukte Folie 6

4 Sicherheitsmanagement NOVELIS EHS OHSAS Management by Objectives Technologie-Führerschaft (Partner F&E) Umweltmanagement EMAS II ISO UNSERE SYSTEME UND WERKZEUGE Anlagenverfügbarkeit Predictive Maintenance Benchmarking mit den Weltbesten Qualitätsmanagement ISO TS 16949:2000 Anwendung statistischer Verfahren SPC Engpaß-Theorie, Lean 6 Sigma / CI, Wissensbasierte Planungssysteme Folie 7 Sicherheitsmanagement NOVELIS EHS OHSAS Management by Objectives Technologie-Führerschaft (Partner F&E) Umweltmanagement EMAS II ISO UNSERE SYSTEME UND WERKZEUGE Anlagenverfügbarkeit Predictive Maintenance Benchmarking mit den Weltbesten Qualitätsmanagement ISO TS 16949:2000 Anwendung statistischer Verfahren SPC Engpaß-Theorie, Lean 6 Sigma / CI, Wissensbasierte Planungssysteme Folie 8

5 Übersicht Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminium-Industrie Aluminium-Walzwerk Alunorf Instandhaltungsstrategien Umsetzung mit Hilfe IT Wirtschaftlicher Nutzen Ausblick Folie 9 Über was reden wir eigentlich? Folie 10

6 Verfügbarkeit Die Verfügbarkeit einer Anlage muss angelehnt sein an die Anforderungen der Produktion Sie muss nicht maximal, sie muss bedarfsgerecht sein. Folie 11 Instandhaltungsstrategien Grundlagen der Instandhaltung gemäß DIN Zustand Feuerwehrstrategie (Reactive Maintenance) Zustand Präventivstrategie (Preventive Maintenance) volle Funktionsfähigkeit volle Funktionsfähigkeit unzulässige Beanspruchung unzulässige Beanspruchung Ausfallzeit Zeit Ausfallzeit Zeit Zustand Vorausschauende Strategie (Predictive Maintenance) Inspektion Restnutzungsvorrat Soll- Zustand Soll- Ist Differenz Restabnutzungsvorrat Ausfallzeit Zeit Folie 12

7 Vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance = PDM) Zustandserfassung (): Der Zustand eines Bauteils wird erfasst, ohne dass die Produktion beeinflusst wird. Zustandsanalyse (Condition Analysis): Bei Abweichungen vom Gut-Zustand werden die Messwerte analysiert. Zustandsdiagnose: Aufgrund der Analyse wird eine Schadensdiagnose erstellt. Zustandsprognose: Die Schadensdiagnose ist Basis für eine Vorhersage, wann das Bauteil während eines geplanten Produktionsstillstandes gewechselt werden kann. Folie 13 Vorausschauende Instandhaltung Prinzipielle Darstellung Zustand Punkt, bei dem eine Zustandsänderung beginnt P Punkt, bei der eine Zustandsänderung messbar (erkennbar) wird. P steht für Potentieller Fehler F Punkt, bei dem das Bauteil ausfällt. F steht für Fehler Zeit Folie 14

8 Vorausschauende Instandhaltung Prinzipielle Darstellung Zustand Punkt, bei dem eine Zustandsänderung beginnt P Punkt, bei der eine Zustandsänderung messbar (erkennbar) wird. P steht für Potentieller Fehler Der Gesamtzustand ist nicht entscheidend!!!! Auf die Zustandsänderung kommt es an. F Punkt, bei dem das Bauteil ausfällt. F steht für Fehler Zeit Folie 15 Vorausschauende Instandhaltung Prinzipielle Darstellung Zustand Punkt, bei dem eine Zustandsänderung erkennbar ist Ausfallwahrscheinlichkeit eines Bauteils Zeit Folie 16

9 Übersicht Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminium-Industrie Aluminium-Walzwerk Alunorf Instandhaltungsstrategien Umsetzung mit Hilfe IT Wirtschaftlicher Nutzen Ausblick Folie 17 Zustandserfassung Erfassen und speichern von Messwerten Vergleich von Mess- und Grenzwerten (Soll-/Ist-Vergleich) Alarmmeldungen bei Grenzwertüberschreitungen Visualisieren der Ergebnisse in Form von Diagrammen und Tabellen Folie 18

10 Körperschallmessungen Kontinuierlich (Online) Regelmäßig (Offline) Temperaturmessungen Thermographie Wärmesensoren Ölanalysen Verschmutzungsgrad Partikelgehalt Zerstörungsfreie Prüfungen Wirbelstromverfahren Ultraschall Lageüberprüfungen Lasermessverfahren Optische Messverfahren Weitere Messverfahren Drehmomentmessung (Dehnungsmessstreifen - DMS) Endoskopie Sichtkontrollen Verschleiß Füllstände (Öl, Emulsion,...) Durchmesser (Maße) Oberflächenzustand Leckagen... Folie 19 Körperschallmessungen Kontinuierlich (Online) Regelmäßig (Offline) Temperaturmessungen Thermographie Wärmesensoren Ölanalysen Verschmutzungsgrad Partikelgehalt Zerstörungsfreie Prüfungen Wirbelstromverfahren Ultraschall Lageüberprüfungen Lasermessverfahren Optische Messverfahren Weitere Messverfahren Drehmomentmessung (Dehnungsmessstreifen - DMS) Endoskopie Sichtkontrollen Verschleiß Füllstände (Öl, Emulsion,...) Durchmesser (Maße) Oberflächenzustand Leckagen... Folie 20

11 Geschätzter Aufwand ohne Sichtkontrollen Lageüberwachung 5 % Drehmoment 5 % Ultraschall 5 % Andere 5 % Körperschall 45 % Thermografie 15 % Schmierstoffanalyse 20 % Folie 21 Körperschall Schädigung des Bauteils - Verschleiß - Ermüdung - Alterung - Korrosion -Bruch Äußerer Einfluss - Belastung des Bauteils - Andere Bauteile - Bedienung (Mensch) -Umwelt Ergebnis - Verändertes Schwingungsverhalten - Veränderte Geräusche - Veränderung des Schmiermittels - Temperaturerhöhung - Folgeschäden -Ausfall Folie 22

12 Körperschall Offline Überwachung Einsatzgebiet: Werksweit Überwachung von: Insgesamt: - Wälzlagern - Ventilatoren -Pumpen 35 Messrouten 1143 Messstellen Folie 23 Körperschall Online Überwachung Einsatzgebiet: Überwachung von: Insgesamt: Engpassanlagen - Warmwalzwerke - Kaltwalzwerke -Krananlagen - Getrieben - Antriebsmotoren - Wälzlagern 329 Messstellen Folie 24

13 Körperschall Fazit: Messverfahren und Bewertung der Messergebnisse sind seit vielen Jahren etabliert Verschleiß- und ermüdungsbedingte Schäden können gut identifiziert und lokalisiert werden Wichtige Vorausetzungen: - Betriebsbedingungen müssen bekannt sein - Fachwissen und Erfahrung sollten für die Interpretation der Messergebnisse verfügbar sein (intern und/oder extern) Entscheidung, ob Online - oder Offline - Überwachung, hängt von den Betriebsbedingungen und von der Bedeutung der Produktionsanlage ab Folie 25 Schmierstoffanalyse Flüssige Verunreinigungen 5% Ausfallursachen für Wälzlager Feste Verunreinigungen 20% Mangel an Schmierstoff 15% Ungeeignetes Schmiermittel 20% Folge von Montagefehlern 5% 55% Montagefehler 5% Ungeeignete Lagerwahl 9% Material- u. Herstellungsfehler 1% Gealtertes Schmiermittel 15% Quelle: Akida 2002, ABAR - Band 46, S. 66 Folie 26

14 Schmierstoffanalyse Analysenparameter Parameter Prüfung nach Maschinenzustand Ölzustand Neutralisationszahl (NZ) DIN T1 X Viskosität DIN T1 X Wassergehalt DIN T1 X X Bestimmung der Abriebmetalle DIN X Infrarot - Spektroskopie (IR) DIN X Gesamtverschmutzung DIN X X Alle Untersuchungsmethoden erfordern eine Ölprobe mit anschließender Laboruntersuchung Folie 27 Schmierstoffanalyse Folgende Kennwerte werden ermittelt: quantitativ - Viskosität - Neutralisationszahl - Partikelgröße ( > 4µ) - Bestimmung der Reinheitsklasse (Anzahl der Partikel bei einer bestimmten Partikelgröße) - Chem. Zusammensetzung des Schmierstoffes qualitativ -Farbe - Wassergehalt - Verschmutzung Folie 28

15 Schmierstoffanalyse Kennen Sie auch diese Fragen??? - Geschmiert? - Zustand des Schmierstoffes i. O.? (Einfluss von Zustandsänderungen eines Bauteils) - Falscher Schmierstoff? - Schmierintervall richtig gewählt? Folie 29 Schmierstoffanalyse Fazit: Schmierstoffanalysen sind für eine prediktive Instandhaltung unabdingbar Körperschallüberwachung ist ohne Berücksichtigung tribologischer Aspekte nicht sinnvoll!!!!!! Neue Messverfahren sind zwar in der Lage Zustandsänderungen zu erkennen, haben aber noch Probleme mit der Interpretation dieser Zustandsänderungen Folie 30

16 Thermografie Einsatz bei Alunorf Festgelegte Routen (Wartungsaufträge) 6 kv Hochspannungszellen 30 kv Hochspannungszellen 6 kv Transformatoren 30 kv Transformatoren Bundglühöfen 1-24 Unterstützung von anderen CM Systemen Lager Motoren Ventilatoren Folie 31 Thermografie Ort: Schaltwarte WW1 / 6kV Schaltzelle BS56 Problem: Akute Überhitzung durch losen Anschluß am Systemtrenner. Fehler 147,7 C Nach der Instandsetzung 35,4 C ,2 C 29,8 C 30 SP01: 350 C, SP02: 32 C; ΔT: 318 C SP01: 31 C, SP02: 31 C; SP03: 31 C Folie 32

17 Übersicht Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminium-Industrie Aluminium-Walzwerk Alunorf Instandhaltungsstrategien Umsetzung mit Hilfe IT Wirtschaftlicher Nutzen Ausblick Folie 33 Umsetzung mit Hilfe IT IH-Planung Körperschall Schmierstoffanalyse Thermografie Drehmoment? SAP/R3 PM Ultraschall Folie 34

18 IH-Datenbank (PDM-Portal) Condition Monitoring IH-Datenbank PDM Portal IH- Planung Messdaten Analysen Ergebnisse Grenzwerte Bilder RFID Berichte Kenndaten Tribologiedaten Restlaufzeiten Maßnahmen Messplatz Arbeitssicherheit Wartungspläne Einsatzplanung Kosten Historie Motordaten Getriebedaten Lagerdaten Folie 35 IH-Datenbank (PDM-Portal) Folie 36

19 IH-Datenbank (PDM-Portal) Folie 37 IH-Datenbank (PDM-Portal) Folie 38

20 IH-Datenbank (PDM-Portal) Folie 39 Übersicht Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminium-Industrie Aluminium-Walzwerk Alunorf Instandhaltungsstrategien Umsetzung mit Hilfe IT Wirtschaftlicher Nutzen Ausblick Folie 40

21 Wirtschaftlicher Nutzen Geplante Produktionstillstände/Jahr Lange Stillstände: 3 Dauer/Stillstand: Stunden Kurze Stillstände : 40 Dauer/Stillstand: 8-16 Stunden Ostern Pfingsten? Weihnachten Schaden wird erkannt Folie 41 Wirtschaftlicher Nutzen Beispiel: Ausfall eines Wälzlagers an einer Kantenfräse Ungeplante Instandhaltung 72 h Instandsetzung: ca Geplante Instandhaltung: 40 h Instandsetzung: ca Vermiedene Produktionsausfallkosten: ca Folie 42

22 Wirtschaftlicher Nutzen Vorteile für die Produktion Reduzierung der instandhaltungsbedingten Produktionsausfälle Bessere Planbarkeit der Produktion Höhere Ausfallsicherheit Folie 43 Wirtschaftlicher Nutzen Vorteile für die Instandhaltung Deutlich reduzierte Ersatzteilhaltung trotz höherer Verfügbarkeit der Anlagen Reduzierung der Instandsetzungskosten durch geplante Instandsetzungsmaßnahmen Folie 44

23 Übersicht Übersicht und Einsatzmöglichkeiten in der Aluminium-Industrie Aluminium-Walzwerk Alunorf Instandhaltungsstrategien Umsetzung mit Hilfe IT Wirtschaftlicher Nutzen Forderungen aus der Praxis Folie 45 Forderungen aus der Praxis Diagnose- und Analysetechnik verbessern Potentiale der RFID - Technik nutzen - Identifizierung von Bauteilen - Identifizierung von Messstellen Mobiler Einsatz von IT in der Instandhaltung Prognosen über Restlaufzeiten von Wälzlagern und Getrieben verbessern Folie 46

24 Folie 47