Bidirektionale Sensoren für vorausschauende Instandhaltung

Die Erfassung von Druck, Füllstand, Temperatur, Feuchte und Filterverschmutzung mit bidirektionalen Sensoren von Bühler Technologies erlaubt vorausschauende Instandhaltung und ebnet den Weg zu Industrie 4.0.

Bereits die Erfassung einiger Betriebsdaten erlaubt es, Hydraulikanlagen und Ölversorgungssysteme von Getrieben mit höherer Verfügbarkeit zu betreiben. Für eine vorbeugende Instandhaltung sind Informationen über den Füllstand, die Temperatur, den Druck, den Filterzustand und das Vorliegen etwaiger Feuchte bzw. Wasser im System wertvoll. Diese Werte können genutzt werden, um über vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen zu entscheiden. Allerdings sind sie in geeigneter Weise aufzunehmen und an ein Überwachungssystem zu übertragen. Der Füllstand ist bspw. als kontinuierlich anstehendes Signal elektronisch zu erfassen. Bei Über- oder Unterschreiten einer vorgegebenen Spanne des Pendelvolumens (Sicherheitsreserve) sendet der Sensor eine Meldung. Darüber hinaus wäre auch die kontinuierliche Überwachung des Füllstands möglich, um Trends zu erkennen und so etwa einen Wartungsbedarf zuverlässig vorherzusagen. Durch die Überwachung des Temperaturverlaufs lassen sich Vorhersage über die verbleibende Lebensdauer des Öls machen. Drucksensoren stellen sicher, dass ein ausreichender Systemdruck in Hydrauliksystemen ansteht. Zudem kann es in Schmieranlagen sinnvoll sein, den Druckverlauf an bestimmten Lagerstellen zu verfolgen. Beobachtet man signifikante Abweichungen, können Schäden vorbeugend verhindert werden. Besonders bei Anwendungen, bei denen die Gefahr besteht, dass Feuchte bzw. Wasser in das Öl eindringt, sollten Sensoren zur Feuchtemessung eingesetzt werden. Diese melden die Feuchte bereits vor Erreichen der Sättigungsgrenze. Für das Condition Monitoring kann diese Größe zur Beurteilung der Nutzungsdauer des Öls herangezogen werden.

Zuverlässige Filterüberwachung korreliert Druckverlust und Temperatur
Auch die Überwachung der Filter ist für eine vorbeugende Instandhaltung relevant. Wichtig ist die Schmutzaufnahmekapazität, also die Masse der Schmutzpartikel, die ein Filter­element in einem Betriebsfenster aufnehmen kann. Sie wird möglichst voll ausgeschöpft, um eine hohe Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Das Betriebsfenster wird durch den maximal zulässigen Druckverlust über das Element definiert. Wird es erheblich überschritten, werden die Filterelemente geschädigt. Dies soll der „Verschmutzungsanzeiger“ verhindern, der genau genommen den ansteigenden Druckverlust durch weitgehende Erschöpfung der Schmutz­aufnahmekapazität meldet. Dabei ist zu beachten, dass es gerade beim Anfahren zu Systemen häufig zu Fehlermeldungen „Filter voll“ kommt, die aus Viskositätsänderungen infolge von Temperaturschwankungen resultiert.
Um Filterelemente möglichst wirtschaftlich zu nutzen, sollten Druckverlustverlauf und Betriebstemperatur korreliert werden. Die über den gesamten Betriebszeitraum gespeicherten Kurvenverläufe beider Werte erlauben es, das relevante Signal der Filterüberwachung zu bestimmen. Es liegt spätestens dort auf der Zeitachse, wo die gewünschte Betriebstemperatur dauerhaft erreicht ist. Aus dem Abgleich der über einen längeren Betriebszeitraum gespeicherten Druckverlust-Verlaufskurven können zudem weitere Vorteile für das Condition Monitoring entstehen. So kann etwa Verschleiß diagnostiziert werden.

Mit bidirektionalen smarten Sensoren zu Industrie 4.0
Wer bei den genannten Methoden zu Sensoren greift, die bidirektional mit einem Zentralsystem kommunizieren können, hat zusätzliche Einflussmöglichkeiten. Er kann im Reparaturfall Sensoren parametrieren, Schwellwerte zentral steuern oder auch den Arbeitsdruck justieren. Durch die Verknüpfung der betriebsrelevanten Informationen, die er über die von Bühler Technologies bereits verfügbare smarte Sensorik erhält, kann er zudem von vorbeugender zu vorausschauender Instandhaltung kommen, bei der Öl oder Bauteile nicht mehr prophylaktisch gewechselt werden, sondern dann, wenn es nötig ist. Letztlich erwirbt der Betreiber ein tieferes Verständnis vom Zusammenwirken der einzelnen Konstruktionselemente wie Pumpen, Ventile, Öl, Leitungen, Filter etc. So gelingt ihm ein Schritt in Richtung Industrie 4.0, denn systematisches Condition Monitoring ist die Voraussetzung für die autonome Verknüpfung von Produktionseinrichtungen.