ABB MOTORS AND GENERATORS SERVICES ABB Ability Smart Sensor Sensoren melden den Wartungsbedarf Ihrer Elektromotoren

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1 ABB MOTORS AND GENERATORS SERVICES ABB Ability Smart Sensor Sensoren melden den Wartungsbedarf Ihrer Elektromotoren

2 Zusammenfassung ABB Ability TM Smart Sensor ist ähnlich einem Fitnessarmband eine Zustandsanalyselösung für Elektromotoren Sie befestigen den Sensor einfach auf der Motoroberfläche und erhalten dessen Betriebs- und Zustandsinformationen Instandhaltung und Betrieb können optimiert werden, der Nutzen und die Vorteile sind praktisch unbegrenzt Einsparungen hinsichtlich Stillstandsvermeidung, Verlässlichkeit und Energieverbrauch können immens sein Return on Invest (ROI) wird in den meisten Fällen auf weniger als ein Jahr geschätzt Industrie 4.0 in Aktion: Sensoren ermöglichen Dinge zu Niedrigstpreisen, die vor wenigen Jahren noch undenkbar waren August 30, 2017 Slide 2

3 Das Internet of Things (IoT) Ein globaler Trend die Vierte Industrielle Revolution Industrie Mechanische Fertigung mit Dampfkraft Industrie 4.0 heute und morgen Internet der Industrie Fertigung am Fließband mit elektrischer Energie Menschen Dinge Industrie Automatisierung mittels Elektronik und Software Dienstleistungen ABB führt in die Vierte Industrielle Revolution mit digitalen Lösungen August 30, 2017 Slide 3

4 Welche Rolle spielen Motoren im Zeitalter von Industrie 4.0? Wenn eine große Menge Motoren Statusinformationen liefert Wenn Monitoringausrüstung kostengünstig und einfach zu installieren wäre... Wenn kompetente Datenanalyse mit hoher Informationsmenge bereits verfügbar wäre... dann könnten Serviceingenieure Anlagenoptimierungen zu vernünftigen Kosten durchführen. und Anlagenbetreiber könnten Betriebskosten senken und die Produktivität steigern. August 30, 2017 Slide 4

5 Überwachung und Wartung von Niederspannungsmotoren heutzutage Anlagenbetreiber können ihre Produktivität mit besserer Überwachung und Wartung ihrer Motoren steigern. Die meisten Niederspannungsmotoren werden nicht überwacht und nur reaktiv gewartet. In den meisten Fällen macht heute eine komplexe Überwachung von Niederspannungsmotoren wirtschaftlich keinen Sinn. Es ist eine entsprechend anspruchsvolle Infrastruktur erforderlich, die häufig mehr kostet als die Motoren selbst. Die Überwachungseinrichtungen müssen von Fachpersonal installiert und gewartet werden. Ohne eine korrekt aufgebaute Infrastruktur hat das Wartungsteam keine ausreichenden Daten für Optimierungsmaßnahmen. August 30, 2017 Slide 5

6 Überwachung und Wartung von Niederspannungsmotoren heutzutage Wartungsabteilungen sehen sich verschiedenen Einschränkungen ausgesetzt. Die Wartung ist lückenhaft und nicht koordiniert, für jeden Standort gibt es ein eigenes Team. Die Teams haben nicht das Know-how und die Erfahrung des Motorenherstellers. Die Teams erhalten aufgrund der großen Anzahl an Motoren keine Verträge zur Wartung eines Großteils der Anlage. August 30, 2017 Slide 6

7 Zustandsanalyse von Niederspannungsmotoren Millionen von Motoren werden gleichzeitig überwacht ABB Ability Smart Sensor System ABB Ability Smart Sensor wird direkt am Motor befestigt. Das Multi-Sensor System mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle sammelt und sendet präzise Messdaten. Automatisiert und anwenderfreundlich Datenzugriff über PC, Tablet oder Smart Phone. Anlagenbetreiber können Messwerte weiter analysieren, um Wartung zu optimieren und Kosten zu senken. August 30, 2017 Slide 7

8 Vorteile Einfache, clevere und günstige Lösung für Millionen von Motoren Reduzierte Instandhaltungskosten Optimierte Nutzung und dadurch Energieverbrauch von Motoren Verbesserte, operative Planung Den Weg für neue Geschäftsmodelle bereiten Mögliche neue Modelle: Anlagenverträge mit Instandhaltungsdienstleistern, welche Sensoren zur Verfügung stellen und überwachen Dienstleister kalkulieren mögliche Energieeinsparungen und optimieren die Wartungszyklen August 30, 2017 Slide 8

9 Drei Elemente: Hardware, Apps und Webportal Hardware Kit (Upgrade im Feld) Smartphone Apps Webportal, Servicepakete Sensor Keil Sensor-Halterung Klebepaste Drei Schrauben Montageleitfaden Sensor- / Motorenregistrierung Zustandsparameter Betriebsdaten Maintenance Package : Zustandsparameter in der App Betriebsdaten in der App Nutzerregistrierung Support Analyst Package, wie oben sowie: Zustandsparameter im Webportal Betriebsdaten im Webportal Trendanalyse August 30, 2017 Slide 9

10 Die verfügbaren Packages Maintenance Package Kunde oder ABB Ingenieur Sensor-Befestigung: nur eine Größe Datensammlung mit mobilen Endgeräten Analyst Package Kunde oder ABB Ingenieur Kundenportal Sensor-Befestigung: nur eine Größe Datensammlung mit mobilen Endgeräten und Trends im Webportal Startup Package Kunde oder ABB Ingenieur Kundenportal Sensor-Befestigung: mehrere Größen Datensammlung mit mobilen Endgeräten und Trends im Webportal August 30, 2017 Slide 10

11 Überblick des technischen Systems ABB Services Cloud-basierter Server von ABB, spezielle ABB- Software, Benutzerportal/Portal zur internen Nutzung Kundenanlage Gateway (in Zukunft) (heute verfügbar) Sensoren auf Motoren Kunde oder ABB Ingenieur Kundenportal August 30, 2017 Slide 11

12 Wie kann diese Lösung helfen, Geld einzusparen? ABB Ability Smart Sensor trägt dazu bei Stillstandzeiten bis zu 70% reduzieren Motoren warten oder ersetzen, bevor diese ausfallen Ungeplante Wartung auf geplante Stillstandszeiten schieben Lebensdauer bis zu 30% verlängern Motorenprobleme durch zeitbasierte Wartung reduzieren Sekundärschäden durch Vermeidung von Ausfällen verhindern Energieverbrauch der Motorinstallationen bis zu 10% reduzieren Bessere Lastprofile dank bekannter Verhaltensmuster des Energieverbrauchs ableiten und fahren Installierte Basis rationalisieren (Ersatz geringeffizienter und überdimensionierter Motoren) August 30, 2017 Slide 12

13 Hardware Low Energy Reichweite: - Theoretisches Maximum> 100 m - Realistisch ~ 50 m - Industrieumgebung < 25 m MEMS Multi-Sensor System im Gehäuse Eingebaute Batterien (nicht austauschbar) Firmware mit FOTA (Firmware Over-The-Air, z.b. Updates mit Smartphone) Keine Verdrahtung / physische Anbindung notwendig. UNF ¼ - 28 Gewinde als mechanisches Interface. Damit zukunftsfähig für Sensoren der nächsten Generationen. Zertifizierungslogos: CE, Bluetooth, WEEE "Wheelie" Der Keil wird mit Hilfe einer 2-Komponenten-Paste permanent zwischen den Kühlrippen befestigt (Henkel Loctite 3463). 6 verschiedene Keile stehen im Paket zur Verfügung. August 30, 2017 Slide 13

14 Upgrade Kit Hardware Kit (für Upgrade im Feld) Label mit neuen Zertifizierungslogos Sensor Keil Sensor-Halterung Klebepaste Drei Schrauben Montageleitfaden T A R abb.com/smartsensor v August 30, 2017 Slide 14

15 Webbasiertes Dashboard zur Detail- und Trendanalyse spezifischer Motoren August 30, 2017 Slide 15

16 Leistungsangebot heute und Funktionen künftiger Releases Parameter Problem oder Betriebscharakteristik DOL oder Softstarter, S1 Nennbetrieb Vibrationsparameter Zustandsparameter Betriebsparameter Allgemeine Vibration Axiale Vibration Radiale Vibration Tangentiale Vibration Unwucht, lose Masse, Kupplungsmanagement, Lasteffekte, Soft Foot (Gestellverzerrung) etc. Lagerzustand Lagerschaden Kühlzustand Überhitzung wegen mangelnder Luftkühlung Luftspaltexzentrizität Soft Foot/Wellenkrümmung/thermische Verformung Rotorwicklungszustand Beschädigte Rotorstäbe/-ringanalyse Oberflächentemperatur / C oder F Betriebsinformation Energieverbrauch / kwh Prozessänderung, Austausch-Entscheidung Betriebsstunden / h Betriebsinformation Betriebsenergieverbrauch / kw und Last / % Prozessänderung, Verfügbarkeit (Überlast) Betriebsstart-Zähler Betriebsinformation Drehzahl / rpm Betriebsinformation Spannungsfrequenz / Hz Betriebsinformation Erstes Release Zukünftiges Release Abgedeckte Motortypen (Erst-Release): Standard 3-Phasen Niederspannungsasynchronmotoren (ohne Dahlander-Schaltung oder Parallelwicklungen) Gusseisen/-aluminium, gerippter Rahmen, TEFC Baugrößen: IEC, NEMA Wartungsempfehlung Sensor-Status Zertifizierungen Benachrichtigungen Neufettung erforderlich Batteriereichweite IP 66 CE Betriebsweise mit DOL (intermittierend) und VFD (am Frequenzumrichter) sind in zukünftigem Release verfügbar (mittels Softwareupdate). FCC, UL, C-UL Class 1, Div. 2 / ATEX (Ex ia T4-40 C/+85 C) August 30, 2017 Slide 16

17 Fehlerstatistik Anwendungsbeispiel Motoren in der petrochemischen Industrie Motoren unter 2 Megawatt Leistung Motoren unter 2 Megawatt Leistung nutzen üblicherweise Wälzlager, welche wahrscheinlicher ausfallen. Motoren über 2 Megawatt Leistung Motoren über 2 Megawatt Leistung nutzen oft Gleitlager, welche weniger wahrscheinlich ausfallen. 2.8% 5.6% 14,6% 1,2% Lager Statorwicklung Rotor - Stäbe/Ring Welle oder Kupplung Externe Geräte Nicht spezifiziert 7.9% 5.2% 7.9% 18.4% Lager Statorwicklung Rotor - Stäbe/Ring Welle oder Kupplung Externe Geräte 57.4% 18.4% 60.5% August 30, 2017 Slide 17

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