Die Drahtlosen kommen – Entwicklungen und Trends von Condition Monitoring Systemen.

Condition Monitoring hat sich längst als Querschnitttechnologie etabliert. Kein Wunder, denn Überwachungskonzepte schaffen die Voraussetzungen, um prozesstechnische Anlagen sowie Produktions-, und Energiesysteme hoch effizient zu nutzen.

Ein immer breiteres Angebot an Condition Monitoring Systemen (CMS) bis hin zu Funk-Sensoren erleichtert die Integration in bestehende Anlagen. Mit den Trends bei CM-Systemen befasst sich die zweite CMS-Sonderschau als Bestandteil der Leitmesse Motion, Drive & Automation auf der Hannover Messe 2007. Auch Roland Schühle, Geschäftsführer von Prüftechnik Condition Monitoring, äußert sich im Interview zu diesem Thema.

CHEManager: Über viele Jahre hinweg festigte sich der Eindruck, Condition Monitoring sei eine Technik für die Petrochemie, die Papierindustrie und die Energiewirtschaft - einschließlich der Windkraftsysteme. Wo steht das Condition Monitoring heute?

R. Schühle: Condition Monitoring Systeme sind eindeutig aus dieser Ecke herausgekommen, das hat schon die erste CMS-Sonderschau gezeigt, deren 20.000 Besucher aus nahezu allen Sparten des Maschinen- und Anlagenbaus kamen.

Natürlich spiegeln auch unsere Anfragen und Aufträge dieses Bild wider: Da finden Sie die Hersteller von Werkzeugmaschinen ebenso wie Automobilhersteller oder Unternehmen der Kunststoff- oder Lebensmittelindustrie.

Mittels Condition Monitoring wird der Ist- Zustand von Maschinen und Anlagen überwacht. Prozessparameter sind neben der Maschinenschwingung auch andere Kenngrößen wie z. B. Temperatur, Leistung, Drehzahl usw. Die Analyse der Messdaten macht Instandhaltungsmaßnahmen planbar.

Das heißt, dass eine Inspektion konkret erst dann durchgeführt werden muss, wenn tatsächlich Verschleiß eingetreten ist, der die Gefahr eines ungeplanten Stillstands birgt?

R. Schühle: Das ist korrekt. Bei der Implementierung von Condition Monitoring Programmen spielt der Faktor Training eine wichtige Rolle. Der Instandhalter muss sein Wissen über die Maschine erweitern, indem er lernt mit den Messgeräten umzugehen und die Messwerte zu interpretieren.

Nach welchen Kriterien werden beispielsweise Grenzwerte definiert, die den Alarm für eine Sofortabschaltung auslösen?

R. Schühle: Die Werte muss der Anwender mit erarbeiten, denn er verfügt über intensive Erfahrungen mit seinen Maschinen und kann am besten einschätzen, bei welcher Engpassmaschine ein Stillstand die Produktivität in den Keller zieht.

Das konnten die Maschinenbetreiber doch auch bislang schon ohne CMS?

R. Schühle: Natürlich war es in der Vergangenheit möglich, eine Engpassmaschine mit höherer Sicherheit instand zu halten. Doch waren die Planungssysteme oft noch nicht einmal in der Lage, auf eine veränderte Nutzungsintensität zu reagieren.

Ich denke dabei an die Umstellung einer Produktion vom einschichtigen auf einen zweischichtigen Betrieb. Auf derartige Veränderungen reagiert ein Condition Monitoring System. Anhand der Messdaten lassen sich gezielt Aussagen über den Zustand der Maschine treffen.

Das geschieht so frühzeitig, dass notwendig werdende Instandsetzungen im Rahmen der ohnehin geplanten Maschinenstillstandszeiten durchgeführt werden können.

Herr Schühle, Sie sagten vorhin, CMS seien aus der Ecke der Petrochemie, Papierindustrie und der Kraftwerksanwendungen herausgekommen. Haben sie auch die Ecke der Schwingungsmesstechnik bereits verlassen?

R. Schühle: Auch das kann ich bejahen. Der Begriff Condition Monitoring Systems schließt alle Lösungsansätze ein, die es erlauben, Erkenntnisse über den Zustand einer Maschine, Anlage oder gar eines Bauwerks zu gewinnen.

Dabei spielt die Schwingungsmesstechnik eine bedeutende Rolle. Doch wir sehen natürlich, dass nahezu alle anderen Arten von Sensoren ebenfalls Zustandsinformationen liefern können. Wir bei der Prüftechnik verstehen die weit gefasste Ausrichtung der Instandhaltung an Zustandsinformationen als CBM, wobei die Anfangsbuchstaben für Condition Based Maintenance stehen.

Darunter fallen zum Beispiel auch Ölanalysen und sogar softwareseitige Soll-Ist-Vergleiche, bei denen verifiziert wird, wie lange bestimmte Bewegungszyklen einer Maschine dauern - einerseits im Gutzustand und andererseits bei zu starker Verschmutzung oder einer aufgetretenen Dejustierung.

Maschinen oder Anlagen nachträglich mit CMS auszurüsten, kann teuer und zugleich störend sein, zumal offen verlegte Kabel erforderlich sind. Wäre es nicht von Vorteil hier Wireless-Technologien einzusetzen?

R. Schühle: Sie haben Recht und für uns kommt der Durchbruch der Wireless-Technologie genau zur rechten Zeit. Die Beschleunigungssensoren der Zukunft werden sich einfach an Maschinenelemente ankleben oder anschrauben lassen und die Schwingungsdiagramme zyklisch an eine ortsfeste Auswerteeinheit übertragen. Damit lassen sich komplexe CMS aufbauen, ohne hohe Kosten für die Verlegung von Kabeln.

Je mehr Sensoren erforderlich sind, um eine Anlage zu überwachen, desto schneller amortisieren sich die Kosten eines solchen Systems. Allerdings wird es auch immer Maschinen geben, bei denen eine Verkabelung unumgehbar ist.

Doch woher erhalten die Prozessoren und die Funkmodule ihren Strom?

R. Schühle: Wir arbeiten intensiv an Systemen für das Energy Harvesting. Darunter fallen Techniken, die es erlauben, Strom aus anderen Ressourcen zu wandeln.

So zum Beispiel aus Maschinenschwingungen, die ausreichen, um Mikromagnete vor Spulen schwingen zu lassen, wodurch wie bei einem Fahrraddynamo Strom entsteht. Dadurch lassen sich erstmalig autark arbeitende Wireless-Sensoren ohne lästigen Batteriewechsel realisieren.

Für welche Einsatzbereiche sind Wireless-Sensoren geeignet?

R. Schühle: Wireless-Sensoren sind besonders für Standardmaschinen geeignet, bei denen die Verdrahtung besonders kosten- oder arbeitsaufwändig ist.

Wie groß ist die Reichweite des Funkmoduls und auf welcher Frequenz arbeitet dieses?

R. Schühle: Die Reichweite beträgt bei freier Sicht maximal 250 Meter. In typischen Industrieumgebungen sind 20 Meter realistisch. Als Funk Standard verwenden wir IEEE 802.15.4a.

Besteht das Risiko, dass externe Funkquellen als Störsender wirken?

R. Schühle: Das Funkmodul arbeitet selbst in elektromagnetisch hoch belasteten Umgebungen einwandfrei und wird durch andere Funkquellen, wie z. B. Mikrowellensendern nicht gestört. Prüftechnik Condition Monitoring stellt den ersten energieautonomen Wireless-Sensor auf der Hannover Messe 2007 vor.

Condition Monitoring Systems

Die Sonderveranstaltung ‘Condition Monitoring Systems' auf der Hannover Messe zeigt in diesem Jahr zahlreiche Demonstrationsobjekte wie eine Fahrzeug-Rohbaustraße mit CMS für Handhabungsautomaten und Fördersysteme oder permanent überwachte Spritzgießmaschinen.

Die Ölzustandskontrolle wird an einer Forstmaschine veranschaulicht, die während der Messe in der Lüneburger Heide eingesetzt ist. Des Weiteren werden eine Werkzeugmaschine mit Online-Spindelüberwachung und Realtime-Maintenance-Konzept sowie eine Verpackungsmaschine mit CMS-Funktionen ausgestellt

Kontakt:
Prüftechnik Condition Monitoring GmbH
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Hannover Messe: Halle 24,
Stand D16