Online-Monitoring an Industriemaschinen

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1 professionell kundenorientiert kostenbewusst Online-Monitoring an Industriemaschinen Dipl.-Ing. R. Schuhmann, Fachzentrum - Rotating Equipment III. RTM Forum Stuttgart 15.April 2008

2 Die BASF in das weltweit größte zusammenhängende Chemieareal der Welt Werksfläche von über 10 km² ~ 200 Produktionsbetriebe ~ Gebäude ~ Endprodukte ~ Beschäftigte 2

3 Anzahl der betreuten Maschinen in ~ 200 Zentrifugen und Extruder ~ 400 Kolbenverdichter ~ 220 Membranpumpen ~ 90 Schraubenverdichter ~ 120 Rootsgebläse ~ 80 Gas- und Dampfturbinen ~ 100 Turboverdichter ~ Pumpen ~ Elektromotoren 3

4 Fachzentrum Rotating Equipment Rotating Equipment Verfahrenstechnische Maschinen Elektrische Maschinen Turbomaschinen Kälteanlagen Kolbenmaschinen Projektierung Diagnostik Monitoring Schwingungsanalysen Auswuchten von Rotoren Ölanalysen, Schmierstoffberatung Druckstoß- und Pulastionsberechnungen Rotordynamik Beschaffung, Inbetriebnahme, Betreuung von Maschinenüberwachungskonzepten Wartung & Inspektion Mobile Computing 4

5 Asset Management Betrieb Wartung & Inspektion TCO Beschaffung Instandsetzung 5

6 Asset Management für f r rotierende Maschinen Nutzen vorhandener Prozessdaten (Drücke, Temperaturen, Schwingungen, etc.) Berechnung zu abgeleiteten Größen (Volumenstrom, Kennfeldgrößen, Wirkungsgrade, RMS, etc.) Verknüpfung zu instandhaltungsrelevanten Informationen (Maschinen- Anlagenoptimierung, Standzeitenverlängerung, etc.) 6

7 Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 7

8 Online Performance Monitoring Kennfeldgrößen Leistungsaufnahme Wirkungsgradberechnung Datenmanagement Abbildung der Maschine Trendaufzeichnung Alarmmanagement 8

9 Online Performance Monitoring Ableiten geeigneter Kenngrößen wie z.b. eines Fouling Faktors 9

10 Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 10

11 Maschinenüberwachungskonzepte Condition Monitoring Maschinentyp oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert Schutz Beschleunigungspegel Summenwert V eff Wälzlagerkennwert Summenwert µm ptp Monitoring Kurbelwinkelbezogen - Beschl. Zeitsignal - Lastabhängigkeit Hüllkurvenanalyse FFT FFT, Zeitsignal Orbit, Wellenposition Amplitude Phasenwinkel 1 x n / 2 x n 11

12 Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 12

13 Kolbenmaschinenüberwachung berwachung Made by Rotating Equipment BASF Systemeigenschaften Event Monitoring Zuordnung zu den Maschinenelementen Maschinenschutz Datenmanagement Unterscheidung der Betriebszustände Langzeitspeicherung Alarmmanagement 13

14 Zeitsignal und FFT der Schwingbeschleunigung m/s2 Deckelseite FFT Spectrum m/s2 8/20/ :27: ms/div 14:27: Time waveform 14

15 Überwachung des Zeitsignals m/s2 Danger Zeitdauer bis zur Erreichung des Alarms sehr lang Alarm Deckelseite m/s2 8/20/2003 Kurbelwinkel Hochfrequente, kurzzeitige Peaks 14:27: ms/div 14:27:

16 Bedienkonsole Kolbenüberwachung berwachung 16

17 Prinzipskizze Kolbenverdichter UT OT Sensor Kreuzkopfbolzenlager 17

18 Lagerschaden am Kreuzkopfbolzen OT UT Beginnender Schaden am Kreuzkopflager OT UT Zunahme der Beschleunigungswerte: Instandsetzung wird empfohlen OT UT Zustand nach der Instandsetzung 18

19 Überwachung des indizierten Druckes eines Verdichters 19

20 Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 20

21 Beispiele für f r schwingungsdiagnostische Überwachung von Turbomaschinen Instabilität durch Lockerung des Lagerkörpers im Lagergehäuse 21

22 Beispiele für f r schwingungsdiagnostische Überwachung von Turbomaschinen Spiel 22

23 Anwendungsbeispiel 23

24 Funktionsprinzip Schraubenverdichter 24

25 Orbit Schraubenverdichter 25

26 Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 26

27 Frequenzselektive Analyse 27

28 Frequenzselektive Analyse Systemeigenschaften Frequenzselektive Analyse Objektbezogene Zuordnung Maschinenschutz Datenmanagement Langzeitspeicherung Trendaufzeichnung Alarmmanagement 28

29 Anwendungsbeispiel an einem Brennerluftgebläse / Aufbau der Meßkette Sensor Drehzahlgeber 29

30 Anwendungsbeispiel an einem Brennerluftgebläse / Frequenzspektrum Spektren Spektrum V Laufrads. vert :36:04 - * Spektren Spektrum V Laufrads. vert :14:31 - * 01 Laufrads. vert 01 Laufrads. vert Durch Aufleuchten der LED-Anzeige wurde eine Unwucht an einem Brennerluftgebläse detektiert Frequenzspektrum nach Wuchten des Laufrades. 30

31 Beispiel Lagertankpumpe 31

32 Beispiel Lagertankpumpe Drehzahlverlauf über der Zeit 32

33 Beispiel Lagertankpumpe Wellenschwingung / Lagerbockschwingungen 33

34 Beispiel Lagertankpumpe 34

35 Beispiel Lagertankpumpe Online Monitoring ermöglicht: verschleißfördernde Betriebszustände zu erkennen dem Anlagenfahrer dies zu melden Schäden dadurch prokativ zu vermeiden TCO zu reduzieren 35

36 Beispiel Kavitationsüberwachung CPB CPB Neue Maschine Kavitation :02:21 - * Kavitationsspektrum Kavitation Kavitation Normales Spektrum 36

37 Beispiel Kavitationsüberwachung Trendbild der Kavitationsüberwachung 37

38 Online Diagnose Weltweit 2006 / 2010 Wingas Kassel Antwerpen Nanjing Tarragona Port Arthur Wintershall Libyen Iststand: Weitere geplant: 24 Turbomaschinen 16 Kolbenmaschinen Im Betrieb In Planung 20 Turbomaschinen 10 Kolbenmaschinen 38

39 Online Monitoring Fazit: Online Monitoring bietet die Möglichkeit unzulässige Betriebszustände zu Alamieren um dadurch Schäden zu verhindern Für verschiedene Maschinentypen müssen sehr unterschiedliche Strategien angewendet werden. Hieraus entsteht das Problem der Systemvielfalt Lösung zum Beispiel durch Aktivitäten wie VDMA Pumpenprofil 39

40 Online Monitoring Damit dies nicht passiert!!! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 40

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