Condition Monitoring hydraulischer Systeme Wirtschaftlicher Nutzen für den Anwender Robert Schaub
Parker Hannifin Kurzvorstellung Weltweit führend in Antriebsund Steuerungstechnologien Rund 12 Mrd $ Umsatz (Fiskaljahr 2008) Rund 62.000 Mitarbeiter weltweit 298 Fertigungsstandorte weltweit 28 Standorte in Deutschland Unternehmenszentrale in Cleveland Ohio/USA Vertriebs- und Service Zentrale Deutschland in Kaarst 2
Condition Monitoring Wirtschaftlicher Nutzen für den Anwender Gliederung: I II III IV V Begriffsklärungen zu Condition Monitoring Wirtschaftliche Aspekte Condition Monitoring FLUID Condition Monitoring SYSTEM Zusammenfassung 3
Condition Monitoring Begriffsklärungen Condition Monitoring ist gleichbedeutend mit der Erfassung von Betriebsdaten der Maschine. Die Daten werden auf Abweichungen zum Wunsch-/Normalzustand ausgewertet. 1. Zustandserfassung Messung und Dokumentation/Speicherung von Betriebsparametern 2. Zustandsvergleich Gegenüberstellung von Ist-Größen mit Referenz-Größen/ Grenzwerten 3. Diagnose Rückschluss auf die Ursache für die Zustandsveränderung der Maschine 4
Condition Monitoring Begriffsklärungen Intermittierende Betriebsdatenerfassung: Nicht kontinuierliche Zustandserfassung in regelmäßigen oder variablen Zeitabständen Langfristige Entwicklungen werden erfasst und dokumentiert Veränderungen aufgrund plötzlicher Zustandsänderungen nicht detektierbar Festlegung der Inspektionsintervalle auf Basis von Erfahrungen des Herstellers oder Betreibers Einsatz mobiler Messgeräte statt vollständiger Maschineninstrumentierung 5
Condition Monitoring Begriffsklärungen Kontinuierliche Betriebsdatenerfassung: Permanente Online - Erfassung der Zustandsinformationen Neben langfristigen Zustandsänderungen werden auch sprunghafte Zustandsänderungen erfasst und dokumentiert Unverzügliche Diagnose auch kurzfristiger Zustandsänderungen möglich Überwachte Betriebsparameter werden kontinuierlich erfasst und dokumentiert Voraussetzung ist die Installation entsprechender Sensortechnik 6
Condition Monitoring Optimierung der Maschinenverfügbarkeit Ausfallorientierte Instandhaltung: Geplanter Stillstand Produktion Ausfall Instandsetzung Produktion Vorbeugende Instandhaltung: Geplanter Stillstand Wartung Produktion Geplanter Stillstand Zustandsorientierte Instandhaltung: Wartung Investitionsumfang Anlagenverfügbarkeit Geplanter Stillstand Inspektion Produktion Geplanter Stillstand Wartung Condition Monitoring 7
Wirtschaftlicher Nutzen einer Zustandsorientierten Instandhaltung Instandhaltung Ausfallorientierte Instandhaltung Vorbeugende Zustandsorientierte Instandhaltung Kosten - Produktionsausfall/Wartezeit - Schäden an Maschine, Werkzeug und Material - Teure, ungeplante Instandhaltungs-Kosten - Kosten für Ersatzteil- Bevorratung - Kosten für kontinuierliche Betriebsdatenerfassung Nutzen + Keine Kosten für Ersatzteil-Bevorratung + Keine CM-System Investitionen + Kürzere Stillstandszeiten der Maschine + Kosten für Instandhaltungs-Kapazitäten planbar + Keine CM-System Investitionen + Kürzere Stillstandszeiten der Maschine + Kosten für Instandhaltungs-Kapa. planbar + Erhöhte Qualität durch Reproduzierbare Produktionsbedingungen + Weniger Ausschuss und Reklamationen 8
Faktoren zur Entscheidung für eine Zustandsorientierte Instandhaltung Stillstandskosten für die Maschine/den Prozess Anforderungen an die Qualität des Prozesses und des Produktes Kosten für Einführung einer zustandsorientierten Instandhaltung Stillstandskosten Investitionskosten Condition Monitoring Tage 9
Welche Parameter der Anlage können zum Condition Monitoring ausgewertet werden? Geräuschpegel Stromaufnahme Infrarotdiagnose Partikelanzahl im Fluid Wassergehalt im Fluid Luftgehalt im Fluid Druck des Fluids Temperatur des Fluids Volumenstrom des Fluids Das Fluid ist der Haupt-Informationsträger 10
Fluidbasierte Indizien für Komponentenverschleiß Partikel oder Wassereinträge in das hydraulische System steigern die Verschleißgeschwindigkeit Verschleißbedingte Komponentenausfälle äußern sich durch eine Zunahme der Partikelanzahl im Öl Entstehende Schäden können ebenfalls den Wirkungsgrad des Systems beeinflussen (Temperatur, Druck, Momente, Kräfte) 11
Zustandserfassung Fluid-Eigenschaften Feststoffpartikel Laboranalyse von Ölproben Ölanalyse mit mobilem Messgerät Kontinuierliche Analyse über fest installierten Sensor Wassergehalt Laboranalyse von Ölproben Ölanalyse mit mobilem Messgerät Kontinuierliche Analyse über fest installierten Sensor ISO 21/19/17 100-Fach vergrößert ISO 16/14/11 100-Fach vergrößert 12
Sensortechnik für Condition Monitoring Ölverschmutzungsüberwachung Kontinuierliche oder intermittierende Partikelzählung Messprinzip der Partikelzählung icount PD - Anzeige auf Display nach ISO 4406 - Ausgabe über CAN-Schnittstelle, Analogausgang u.a. - Wassergehaltssensor integriert Laser CM -Stichprobenartige Kontrolle - Sehr hohe Genauigkeit icount BS -Stichprobenartige Kontrolle - Auswertung einer Probe in 15 sec. - Sehr hohe Genauigkeit 13
Sensortechnik für Condition Monitoring Wassergehaltsüberwachung Kontinuierliche oder intermittierende Messung des Wassergehalts im Öl während des Betriebs MS150, MS200 H 2 Oil -Stichprobenartige Kontrolle - Sehr hohe Genauigkeit 14 Messprinzip
Sensortechnik für Condition Monitoring Drucküberwachung 15 ServiceJunior Digitale Druckmessung Druckspitzenanzeige ServiceJunior wireless Digitale Druckmessung Messwertspeicher zur Aufzeichnung von Druckverläufen Auslesen per Funk zum PC Druck-/Temperatur-Sensor Kombinierte Druck-/Temp.-Messung Digitagle Aufnahme und Übertragung CAN-Bus Schnittstelle
Sensortechnik für Condition Monitoring Volumenstromüberwachung Messturbine SCFT Geringer Durchflusswiderstand Messbereich bis 750 l/min Hochdruckfest bis 480 bar Einsatz z.b. im Leckölstrom der Verdrängereinheit 16
Systemintegration für Condition Monitoring Aufnahme verschiedener Parameter The Parker Service Master Plus Tragbares Multifunktions- Handmessgerät Druck, Temperatur, Volumenstrom, Drehzahl messen, überwachen und analysieren Messen von mehr als 50 Kanälen und darstellen als Zahl, Balken, Zeiger, Kurve Schnittstellen: CAN, LAN, USB 17
System Monitoring mit Sensortechnik für Condition Monitoring Temperatur Füllstand Erfassung Vergleich Diagnose 18 Druck Volumenstrom Partikelanzahl Feuchte- Gehalt Vergleich Referenz-Kurve mit Ist-Kurve Analyse und Diagnose in Maschinensteuerung
Beispielsystem mit CM-Komponenten FU Anwendungsbeispiel 19
Zusammenfassung Zustandsorientierte Instandhaltung führt zu einer höheren Anlagenverfügbarkeit Kontinuierliche Verbesserungen werden ermöglicht Spontane und langfristige Änderungen werden erfasst Vorausschauende Bereitstellung von Material, Personal und Werkzeug ist möglich Vermeidung von Folgeschäden System Monitoring ist Grundlage reproduzierbarer Produktionsbedingungen und gesteigerter Energie- Effizienz Investitionskosten in Condition Monitoring sind häufig geringer, als mögliche Kosten bei Ausfällen 20
Aktuelle Literatur zum Thema [1] Handbuch Hydraulik Filtration Parker Hannifin Corporation, 2005 [2] Grundlagen der Instandhaltung DIN 31051:2003-2006 [3] Sicherheit bei der Hydraulik-Instandhaltung BG-Information BGI 5100, 2007 [4] Hydraulik-Fluide als Konstruktionselement Bock, W., Vereinigte Fachverlage, 2007 21