professionell kundenorientiert kostenbewusst Online-Monitoring an Industriemaschinen Dipl.-Ing. R. Schuhmann, Fachzentrum - Rotating Equipment III. RTM Forum Stuttgart 15.April 2008
Die BASF in das weltweit größte zusammenhängende Chemieareal der Welt Werksfläche von über 10 km² ~ 200 Produktionsbetriebe ~ 2.000 Gebäude ~ 8.000 Endprodukte ~ 34.000 Beschäftigte 2
Anzahl der betreuten Maschinen in ~ 200 Zentrifugen und Extruder ~ 400 Kolbenverdichter ~ 220 Membranpumpen ~ 90 Schraubenverdichter ~ 120 Rootsgebläse ~ 80 Gas- und Dampfturbinen ~ 100 Turboverdichter ~ 40.000 Pumpen ~ 40.000 Elektromotoren 3
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
Asset Management Betrieb Wartung & Inspektion TCO Beschaffung Instandsetzung 5
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
Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 7
Online Performance Monitoring Kennfeldgrößen Leistungsaufnahme Wirkungsgradberechnung Datenmanagement Abbildung der Maschine Trendaufzeichnung Alarmmanagement 8
Online Performance Monitoring Ableiten geeigneter Kenngrößen wie z.b. eines Fouling Faktors 9
Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 10
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
Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 12
Kolbenmaschinenüberwachung berwachung Made by Rotating Equipment BASF Systemeigenschaften Event Monitoring Zuordnung zu den Maschinenelementen Maschinenschutz Datenmanagement Unterscheidung der Betriebszustände Langzeitspeicherung Alarmmanagement 13
Zeitsignal und FFT der Schwingbeschleunigung 34.90 m/s2 Deckelseite FFT Spectrum -33.80 m/s2 8/20/2003 14:27:06.548 100.0 ms/div 14:27:07.142 Time waveform 14
Überwachung des Zeitsignals 34.90 m/s2 Danger Zeitdauer bis zur Erreichung des Alarms sehr lang Alarm Deckelseite -33.80 m/s2 8/20/2003 Kurbelwinkel Hochfrequente, kurzzeitige Peaks 14:27:06.548 100.0 ms/div 14:27:07.142 15
Bedienkonsole Kolbenüberwachung berwachung 16
Prinzipskizze Kolbenverdichter UT OT Sensor Kreuzkopfbolzenlager 17
Lagerschaden am Kreuzkopfbolzen OT UT Beginnender Schaden am Kreuzkopflager OT UT Zunahme der Beschleunigungswerte: Instandsetzung wird empfohlen OT UT Zustand nach der Instandsetzung 18
Überwachung des indizierten Druckes eines Verdichters 19
Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 20
Beispiele für f r schwingungsdiagnostische Überwachung von Turbomaschinen Instabilität durch Lockerung des Lagerkörpers im Lagergehäuse 21
Beispiele für f r schwingungsdiagnostische Überwachung von Turbomaschinen Spiel 22
Anwendungsbeispiel 23
Funktionsprinzip Schraubenverdichter 24
Orbit Schraubenverdichter 25
Monitoringkonzepte Monitoring Performance Condition Online Offline Online Offline Maschinen unabhängig oszillierend rotierend wälzgelagert gleitgelagert 26
Frequenzselektive Analyse 27
Frequenzselektive Analyse Systemeigenschaften Frequenzselektive Analyse Objektbezogene Zuordnung Maschinenschutz Datenmanagement Langzeitspeicherung Trendaufzeichnung Alarmmanagement 28
Anwendungsbeispiel an einem Brennerluftgebläse / Aufbau der Meßkette Sensor Drehzahlgeber 29
Anwendungsbeispiel an einem Brennerluftgebläse / Frequenzspektrum Spektren Spektrum V 064 01 Laufrads. vert 20.04.2005 13:36:04 - * Spektren Spektrum V 064 01 Laufrads. vert 21.04.2005 15:14:31 - * 01 Laufrads. vert 01 Laufrads. vert Durch Aufleuchten der LED-Anzeige wurde eine Unwucht an einem Brennerluftgebläse detektiert Frequenzspektrum nach Wuchten des Laufrades. 30
Beispiel Lagertankpumpe 31
Beispiel Lagertankpumpe Drehzahlverlauf über der Zeit 32
Beispiel Lagertankpumpe Wellenschwingung / Lagerbockschwingungen 33
Beispiel Lagertankpumpe 34
Beispiel Lagertankpumpe Online Monitoring ermöglicht: verschleißfördernde Betriebszustände zu erkennen dem Anlagenfahrer dies zu melden Schäden dadurch prokativ zu vermeiden TCO zu reduzieren 35
Beispiel Kavitationsüberwachung CPB CPB Neue Maschine Kavitation 08.06.2005 11:02:21 - * Kavitationsspektrum Kavitation Kavitation Normales Spektrum 36
Beispiel Kavitationsüberwachung Trendbild der Kavitationsüberwachung 37
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
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
Online Monitoring Damit dies nicht passiert!!! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 40