PLANT CONDITION ADVISOR
SMS SIEMAG X-PACT PLANT CONDITION ADVISOR Die gläserne Anlage Übergeordnet Integriert Durchführung der Wartungs-/ Optimierungsmaßnahme Überwachung von Signalen und Sensordaten Vorbeugende Wartungs-/ Optimierungsempfehlung Diagnose DIE HERAUSFORDERUNG Durch den zunehmenden Kostendruck seitens der Anlagenbetreiber ist ein optimierter Anlagenbetrieb mit möglichst geringen Wartungskosten unumgänglich. Ungeplante Stillstände mit erhöhten Reparaturkosten sowie Produktionsaus fällen werden durch eine vorbeugende Wartung und eine Bevorratung von Reserveteilen deutlich reduziert. Condition Monitoring Systeme ermöglichen eine Optimierung der Produktionsweise, stellen den Anlagenstatus transparent dar und sorgen somit für eine Gläserne Anlage. UNSERE LÖSUNG Die Funktionen des Plant Condition Advisors sind in die Basisautomatisierung integriert und erlauben eine zuverlässige Zustandsüberwachung von Messdaten und Sensoren. Durch intelligente Auswertungsalgorithmen werden sowohl elektrische als auch mechanische Komponenten überwacht. Das System ist modular aufgebaut und somit erweiterungsfähig. Die Anzeige von Wartungsempfehlungen erfolgt im HMI, kann aber auch an bestehende, übergeordnete Maintenance-Systeme weitergegeben werden. Das integrierte Plant Condition Advisor System der SMS Siemag ermöglicht neben einer Überwachung der elektronischen Anlagenkomponenten, wie z.b. intelligenter Feldgeräte, I/O-Baugruppen, Controller und Netzwerkkomponenten auch die Überwachung von mechanischen Maschinen und Anlagen, wie z.b. Pumpen und Ventile. Die Überwachung erlaubt ein frühzeitiges Erkennen von ungünstigen Betriebszuständen oder das Erreichen von Verschleißgrenzen einzelner Anlagenteile. 2
DURCHGÄNGIGE ÜBERWACHUNG Zur Vervollständigung der Maschinen- bzw. Anlagenüberwachung ist ein durchgängiges Monitoring der agierenden Einzelkomponenten der Produktions - anlage notwendig. Hierzu gehören Pumpen, Motore, Ventile, Zylinder allgemein Systeme, die sich im Anlagenbau durch mechanische Bewegungen oder andere physikalische Größen auszeichnen. Zusätzlich zur Überwachung von Einzelkompo nenten gibt es spezifische Funktionen für die Produktionsanlagen von der Hüttentechnik bis hin zur Bandanlage. PUMPENÜBERWACHUNG Die Pumpenüberwachung stellt zunächst fest, ob ein Medium in der Rohrleitung strömt und überprüft daraufhin, ob sich die Pumpe in Ihrem Betriebspunkt befindet. Dies ist möglich durch die vorherige Aufnahme der Anlagenkennlinie. Darüber hinaus wird bei drehzahlgeregelten Pumpen für jeden Arbeitspunkt der entsprechende Wirkungsgrad mit einer Kennlinie ausgehend von dem Idealzustand verglichen. Die Pumpenüberwachung beinhaltet unter anderem folgende Funktionen: Leerlaufüberwachung Bestimmung des Betriebspunktes der Pumpe Aufnahme von Pumpen bzw. Anlagenkennlinie Berechnung des Normvolumenstromes kompensiert nach Druck und Temperatur 3
MOTORENÜBERWACHUNG Die Motorenüberwachung kann, je nach Ausführung mit zusätzlicher Mess-Sensorik, unterschiedliche Überwachungsfunktionen übernehmen, die über einen einfachen Motorschutz hinausgehen. Hierzu gehört unter anderem die Erfassung und Auswertung der Stromaufnahme. Durch eine Spektralanalyse kann eine Aussage über den Zustand der Lager, des Rotors, des Stators oder der Kupplung gemacht werden. Erweitern lässt sich diese Analyse mit zusätzlichen Vibrationsaufnehmern, die ebenso eine detailliertere Aussage über den Zustand der zuvor aufgeführten Komponenten geben. Folgende Funktionen sind möglich: Anlaufstromüberwachung Fehlausrichtungsüberwachung mit Vibrations - sensor Analyse der Stromaufnahme Überwachung der Betriebsstunden des Motors Lagerfehler Schmierprobleme, usw VENTILÜBERWACHUNG Die Ventilüberwachung unterscheidet Schaltventile und Regelventile. Für Schaltventile werden die entsprechenden Laufzeiten für einzelne Schaltvorgänge aufgenommen, dieses wiederum ermöglicht eine Trendanalyse. Nimmt diese kontinuierlich zu, wird entsprechend eines vorherigen Maximalwertes, der Anlagenbetreiber Informiert. Für Regelventile wird der Grad der Stellung des Ventils ins Verhältnis zum Normvolumenstrom gesetzt. Hierdurch ist eine Aussage über eine mögliche Fehlstellung oder ein Ventilverschleiß möglich. Folgende Funktionen sind möglich: Analyse des Verhältnisses von Stellung zu Normdurchfluss Auswertung der Schaltzyklen mit Trendanalyse Berechnung des Normvolumenstromes kompensiert nach Druck und Temperatur 4
Auswertung (Übergeordnetes System) Darstellung auf dem Anlagen-HMI Diagnose Beurteilung Erkennen von Betriebszuständen Instandsetzungsplan Anpassen der Fahrweise Visualisieren Trenddarstellung Protokollieren Berechnungen im Automationssystem Kennwerte ermitteln Skalierung Signalkonditionierung Messen Digitale Signale Analoge Signale Triggersignale FUNKTIONEN HIGHLIGHTS UND VORTEILE Allgemeine Funktionen, die in unseren Auto - ma tionssystemen integriert sind: Ventilüberwachung Motorüberwachung Durchflussüberwachung Trenddarstellung Statistische Funktionen (wie z.b. Min, Max, Mittelwert) Integration in die Basisautomation Schneller Hochlauf Vorbeugende Wartung Optimierte Ersatzteilhaltung Erhöhte Anlagenverfügbarkeit Weitere spezifische Funktionen sind für die Automationssysteme der folgenden Bereiche verfügbar: Hüttentechnik Stranggießanlagen Warmwalzwerke Kaltwalzwerke Aluminiumanlagen Bandanlagen 5
SMS SIEMAG AG Geschäftsbereich Wiesenstraße 30 57271 Hilchenbach Telefon: +49 2733 29-5895 Telefax: +49 2733 29-775895 Ivo-Beucker-Straße 43 40237 Düsseldorf Telefon: +49 211 881-5895 Telefax: +49 211 881-775895 E-Mail: Automation@sms-siemag.com Internet: www.sms-siemag.com MEETING your EXPECTATIONS A-337D 300/05/14. Ky. Printed in Germany Die in dieser Druckschrift enthaltenen Informationen beschreiben Leistungseigenschaften von Produkten im Allgemeinen. Die Leistungseigenschaften von gelieferten Produkten können von den in der Broschüre beschriebenen Eigenschaften abweichen. Insbesondere können sich diese Eigenschaften durch Weiterentwicklung von Produkten ändern. Die in dieser Druckschrift enthaltenen Informationen entfalten keine Rechtswirkung. Zur Lieferung von Produkten mit spezifischen Eigenschaften sind wir nur verpflichtet, wenn dies ausdrücklich vereinbart ist.
PLANT CONDITION ADVISOR SPEZIELLE FUNKTIONALITÄTEN FÜR ANLAGEN DER HÜTTENTECHNIK Neben dem Monitoring von Standard Komponenten ermöglicht das integrierte Plant Condition Monitoring System von SMS Siemag auch die Überwachung spezifischer hüttentechnischer Anlagen und Teilanlagen wie zum Beispiel der Bodenspülregelung eines Konverters. Um Wartungen rechtzeitig planen zu können und unnötige Stillstandzeiten zu vermeiden, werden die wichtigsten mechanischen und elektrischen Funktionalitäten überwacht. Der Funktionsumfang des Plant Condition Monitoring Systems wird modular auf die Anforderungen des Kunden abgestimmt. Die folgende Auflistung gibt beispielhaft einen Überblick über wichtige Funktionalitäten, die im Bereich der Hüttentechnik überwacht werden können.
SMS SIEMAG Bodenspülregelung: Im Konverter-Prozess trägt die Bodenspülung maßgeblich zur Durchmischung der Schmelze und damit zur Qualitätssicherung bei. Um sicherzustellen, dass die Bodenspüler ordnungsgemäß funktionieren, wird der Druck und der Durchfluss an jedem Bodenspüler überwacht und bewertet. So wird schon frühzeitig eine Verschlechterung des Bodenspülers erkannt und durch geeignete Maßnahmen, z.b. Verringerung/Erhöhung des Drucks, ein Zusetzen des Bodenspülers verhindert. Elektrodentragarm-Positionierung: Eine Optimierung der Inspektionsintervalle des Elektrodentragarms sowie eine Erkennung des Laufrollenverschleißes wird durch die Überwachung der Elektrodenposition und der Verfahrgeschwindigkeit ermöglicht. Schienenwagen: Eine erhöhte Verschmutzung der Fahrbahn des Schienenwagens führt zu einer höheren Stromaufnahme der Antriebsmotoren und damit zu einem höheren Getriebeverschleiß. Ist der Verschmutzungsgrad zu groß, kann der Schienenwagen nicht mehr fahren. Um diesen Zustand frühzeitig zu erkennen, werden Strom - aufnahme und Temperatur des Motors kontinuierlich überwacht und in einer Trenddarstellung angezeigt. Quencherpumpen des Waschturms: Um den Verschleiß am Schaufelrad sowie am Motor der Quencherpumpe frühzeitig erkennen zu können, ist die Überwachung des Motorstroms und der Motortemperatur sowie des Pumpendrucks und Durchflusses erforderlich. Durch eine Trenddarstellung können auch langsam fortschreitende Verschlechterungen erkannt und durch geeignete Maßnahmen behoben werden. Waschturm: Optimierung der Inspektionsintervalle: Die Wartung der Spritzdüsen im Waschturm ist sehr zeit- und arbeitsaufwendig. Zur Optimierung der Inspektionsintervalle werden Pumpendruck und Durchfluss für jede Spritzdüse überwacht und analysiert. Auf Basis dieser Informationen kann durch eine Hochrechnung ermittelt werden, wann ein Stillstand der Anlage zur Reinigung der Spritzdüsen erforderlich ist. BEISPIELE FÜR MONITOR-ANWENDUNGEN IN HÜTTENTECHNISCHEN ANLAGEN Anlagenfunktion Bodenspülregelung Elektrodentragarmpositionierung Schienenwagen Zu überwachende Größen - Durchfluss Bodenspüler - Druck Bodenspüler - Elektrodenposition - Hydraulikdruck - Motorstrom - Motortemperatur - Soll-Ist Abgleich - Verfahrgeschwindigkeit - Betriebsstundenzähler Quencherpumpen des Waschturms Waschturm: Optimierung der Inspektionsintervalle - Motorstrom - Motortemperatur - Pumpendruck... Weitere Ressourcen... Weitere Größen... - Pumpendurchfluss - Betriebsstundenzähler - Pumpendruck - Pumpendurchfluss MEETING your EXPECTATIONS A-337-1D 100/05/14. Ky. Printed in Germany SMS SIEMAG AG Geschäftsbereich Wiesenstraße 30 57271 Hilchenbach Telefon: +49 2733 29-5895 Telefax: +49 2733 29-775895 Ivo-Beucker-Straße 43 40237 Düsseldorf Telefon: +49 211 881-5895 Telefax: +49 211 881-775895 E-Mail: Automation@sms-siemag.com Internet: www.sms-siemag.com
PLANT CONDITION ADVISOR SPEZIELLE FUNKTIONALITÄTEN FÜR STRANGGIESSANLAGEN Neben dem Monitoring von Standard-Komponenten (Pumpen, Ventile, etc.) und der Systemtechnik (Kontroller, I/O-Baugruppen, Netzwerkkomponenten, Server), ermöglicht der Plant Condition Advisor der SMS Siemag die Überwachung spezifischer Anlagen, wie zum Beispiel Stranggießanlangen. Für jede Ressource der Stranggießanlage werden die wichtigsten mechanischen und elektrischen Funktionalitäten überwacht, um eine rechtzeitige Wartung planen zu können und unnötige Stillstandzeiten zu vermeiden. Der Funktionsumfang des Monitoring-Systems kann hierbei modular auf die Anforderungen des Kunden abgestimmt werden. Die folgende Auflistung gibt beispielhaft einen Überblick über wichtige Funktionalitäten, die im Bereich der Stranggießanlage überwacht werden können:
SMS SIEMAG Giessspiegelregelung Monitoring der Regelgüte für die Stopfenposition Eine sich verschlechternde Regelung wirkt sich negativ auf die Strangqualität aus. Es können u. a. verstärkt Gießpulvereinschlüsse entstehen. Zur Vorbeugung wird die Regelgüte der Stopfenposition regelmäßig vor Gießbeginn mit Hilfe einer Sprung - antwort ermittelt und deren Trend überwacht. Hydraulische Kokillen-Oszillation Monitoring der hydraulischen Zylinder und Ventile Ein fortschreitender Verschleiß der Ventile oder Zylinder lässt sich an der Ventilansteuerung des Reglers erkennen noch bevor sich dieser auf den Zylindergleichlauf oder Zylinderhub auswirkt. Hierzu wird die Ventilansteuerung in Abhängigkeit von Oszilla tionshub und Oszillationsfrequenz und deren Gleichlauf zueinander überwacht. Verstellkokille Monitoring der Anstellwinkel der Schmalseiten Ein zu großes Systemspiel in der Mechanik der Verstellkokille führt zu einer erhöhten Belastung der Strangschale. Dies kann zu deren Beschädigung führen und damit den Gießprozess gefährden. Um dieses frühzeitig zu erkennen, wird mit Hilfe von Winkelsensoren das Systemspiel der Mechanik ermittelt und in einem Trend überwacht. Spritzdüsen in der Sekundärkühlung Monitoring der Düsencharakteristik Eine stets optimale Kühlung des Strangs ist für die Produktqualität sehr wichtig. Um dies sicherzustellen, ist eine rechtzeitige Planung der Spritzdüsen- Inspektion und -wartung erforderlich. Hierzu wird die Durchflusscharakteristik der Düsen regelmäßig durch eine Testprozedur ermittelt. Die erzeugten Kenn - werte werden mit Sollwerten verglichen. Bei Überschreitung definierter Grenzwerte wird eine Wartungsempfehlung ausgegeben. BEISPIELE FÜR WEITERE MONITOR-ANWENDUNGEN Anlagenfunktion Gießspiegelregelung Hydraulische Kokillen-Oszillation Verstellkokille Hydraulische Segmentanstellung Strangführungssystem Zu überwachende Größen - Motorverschleiß (Strom/Temperatur) - Dichtigkeit des E-Closeventils - Stopfengeschwindigkeit - Regelqualität der Regelventile - Leckölüberwachung der Zylinder - Standardabweichung Position - Motorverschleiß - Regelqualität der Proportionalventile - Dichtigkeit der Blockierventile - Motorverschleiß - Motorschlupf - Kokillenverschleiß in der Gießspiegelzone... - Reibkraftauswertung.... - Zylindergeschwindigkeit - Segmentbelastung... Sekundärkühlung - Düsenverstopfung - Regelventile... Weitere Funktionen... Weitere Größen...... MEETING your EXPECTATIONS A-337-2D 100/05/14. Ky. Printed in Germany SMS SIEMAG AG Geschäftsbereich Wiesenstraße 30 57271 Hilchenbach Telefon: +49 2733 29-5895 Telefax: +49 2733 29-775895 Ivo-Beucker-Straße 43 40237 Düsseldorf Telefon: +49 211 881-5895 Telefax: +49 211 881-775895 E-Mail: Automation@sms-siemag.com Internet: www.sms-siemag.com
PLANT CONDITION ADVISOR SPEZIELLE FUNKTIONALITÄTEN FÜR WARM UND KALTWALZWERKE FÜR STAHL UND ALUMINIUM Neben dem Monitoring von Standard Komponenten (Pumpen, Ventile, etc.) und der Systemtechnik (Kontroller, I/O-Baugruppen, Netzwerkkomponenten, Server), ermöglicht das integrierte Plant Condition Monitoring System der SMS Siemag die Überwachung spezifischer Anlagen, wie zum Beispiel der Hysterese-Test der Schlingenheber. Um eine rechtzeitige Wartung planen zu können und unnötige Stillstandzeiten zu vermeiden, werden die wichtigsten mechanischen und elektrischen Funktionalitäten in einem Walzwerk überwacht. Der Funktionsumfang des Monitoring Systems kann hierbei modular auf die Anforderungen des Kunden abgestimmt werden. Die folgende Auflistung gibt beispielhaft einen Überblick über wichtige Funktionalitäten, die im Bereich Walzwerk überwacht werden können.
SMS SIEMAG Ventilüberwachung: Der Leckölintegrator sorgt für eine konstante Ansteuerung eines Servoventils, um beim Halten eines Sollwertes den Verschleiß der Steuerkanten und mögliche Nullpunktfehler des Servoventils auszugleichen. Hohe Werte zeigen einen fortgeschrittenen Verschleiß des Ventils an. Der Austausch eines Ventils kann dann vorausschauend geplant werden. Test Sprungantwort: Das dynamische Verhalten bei Sprungantworten kann geänderte Systemeigenschaften, wie zum Beispiel den Verschleiß von Servoventilen oder eine erhöhte Zylinderreibung aufzeigen. Durch den Vergleich der Kenngrößen der Sprungantwort (Anregelzeit, Überschwinger, usw.) mit Erfahrungswerten können kritische Veränderungen erkannt werden. Diese Tests liefern vor allem bei Schlingenhebern und hydraulischen Anstellungen wichtige Informationen zum Anlagenzustand. Hysterese-Test der Schlingenheber: Beim Walzen in mehrgerüstigen Bandwalzwerken kann eine erhöhte Reibung der Schlingenheber die Prozessstabilität, und damit auch die Produktqualität beeinträchtigen. Durch das regelmäßige Durchfahren einer Hysterese-Schleife, z. B. im Anschluss an den Walzenwechsel, wird eine allmähliche Erhöhung der Reibung erkannt. Außerdem können weitere mechanische Probleme, die zu ungeplanten Stillständen führen können, frühzeitig erkannt werden. Gerüst-Hysterese: Zur Bestimmung des Gerüstverhaltens kann automatisch während des Kalibrierens der hydraulischen Anstellung ein Hysterese-Test durchgeführt werden. Hierbei werden die Reibung, auftretende Verspannungen und die Abweichungen der Empfindlichkeit der Walzkraftsensoren überwacht. Anlagenfunktion Ventilüberwachung Zu überwachende Größen - Ausgang Leckölintegrator Test Sprungantwort - Führungsgröße Sollwert - Führungsgröße Istwert - Stellsignal - Weitere relevante Signale Hysterese-Test der Schlingenheber Gerüst-Hysterese - Winkel Sollwert / Istwert - Kraft Sollwert / Istwert - Druck Kolbenseite / Ringseite - Positionsgeber Mittelwert Antriebsseite / Bedienseite - Zylinderkraft... Weitere Funktionen... Weitere Größen... - Ansteuerung Ventil 1 und 2 - Nettokraft - Signal des Walzkraftsensors - Haltekraft der oberen / unteren Arbeitswalze MEETING your EXPECTATIONS A-337-3D 150/05/14. Ky. Printed in Germany SMS SIEMAG AG Geschäftsbereich Wiesenstraße 30 57271 Hilchenbach Telefon: +49 2733 29-5895 Telefax: +49 2733 29-775895 Ivo-Beucker-Straße 43 40237 Düsseldorf Telefon: +49 211 881-5895 Telefax: +49 211 881-775895 E-Mail: Automation@sms-siemag.com Internet: www.sms-siemag.com
PLANT CONDITION ADVISOR SPEZIELLE FUNKTIONALITÄTEN FÜR BANDANLAGEN Neben dem Monitoring von Standard-Komponenten (Pumpen, Ventile, etc.) und der Systemtechnik (Kontroller, I/O-Baugruppen, Netzwerkkomponenten, Server), ermöglicht das integrierte Monitoring System der SMS Siemag die Überwachung spezifischer Anlagen, wie zum Beispiel die Überwachung der Biegewechsel am Looperseil. Um eine rechtzeitige Wartung planen zu können und unnötige Stillstandzeiten zu vermeiden werden die wichtigsten mechanischen und elektrischen Funktionalitäten in einer Bandanlage überwacht. Der Funktionsumfang des Monitoring Systems kann hierbei modular auf die Anforderungen des Kunden abgestimmt werden. Die folgende Auflistung gibt beispielhaft einen Überblick über wichtige Funktionalitäten, die im Bereich Band überwacht werden können.
SMS SIEMAG Biegewechsel Looper: Aktuell muss das Looperseil aufwendig manuell auf Verschleiß überwacht werden oder präventiv ausgewechselt werden, da ein Reißen des Seils zu hohen Schäden führen würde. Eine automatisierte ortsaufgelöste Überwachung der Biegewechsel des Looperseils kann hier zu einer optimierten Wartung beitragen. Saumschrottpresse: Verklemmte Schrottstücke können einen erhöhten Verschleiß der Saumschrottpresse und damit eine verkürzte Standzeit der Werkzeuge verursachen. Durch eine entsprechende Trenddarstellung kann eine langsame Verschlechterung erkannt werden. Eine bedarfsgerechte Wartung hilft, die Standzeit bei minimalem Wartungsaufwand zu erhöhen. Saumschrotthacker: Die Wartung der Saumschrottmesser wird aktuell nach festen Wartungsintervallen durchgeführt. Um eine bedarfsgerechte Wartung durchführen zu können, ist es erforderlich, den Zustand der Saumschrottmesser zu bestimmen und damit einen vorzeitigen Verschleiß zu erkennen. Aus der Überwachung von verschiedenen Parametern kann auf den Zustand der Saumschrottmesser geschlossen werden. Stitcher: Um die Verschleißgrenze des Stanzwerkzeugs frühzeitig zu erkennen und damit die Wartung zu verbessern, wird die Stanzkraft überwacht und ausgewertet. Haspel-Dornspreizung: Eine fehlerhafte Dornspreizung kann zu ungeplanten Stillständen führen und damit hohe Kosten verursachen. Eine beginnende Schwergängigkeit der Dornspreizung kann durch einen Testmechanismus festgestellt werden. MEETING your EXPECTATIONS A-337-4D 100/05/14. Ky. Printed in Germany SMS SIEMAG AG Geschäftsbereich Wiesenstraße 30 57271 Hilchenbach Telefon: +49 2733 29-5895 Telefax: +49 2733 29-775895 Ivo-Beucker-Straße 43 40237 Düsseldorf Telefon: +49 211 881-5895 Telefax: +49 211 881-775895 E-Mail: Automation@sms-siemag.com Internet: www.sms-siemag.com