Industrie 4.0

Antriebstechnik lernt denken

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Die Zustandsanalyse, die der Anwender erhält, bietet aber noch mehr Potenzial. Erstmals ist dadurch eine Fernüberwachung einer großen Anzahl von Niederspannungsmotoren und ein darauf basierendes Flottenmanagement möglich. „Die meisten der heute eingesetzten Millionen von Elektromotoren werden gar nicht gewartet, das macht mit den derzeit verfügbaren Technologien auch wirtschaftlich gar keinen Sinn“, erklärt Jonas Spoorendonk, Local Unit Business Manager Motors & Generators bei ABB in Deutschland. Warum aber jetzt? Weil eine schlechte Auslastung der Motoren zu hohem Energieverbrauch und Störungen zu teuren Ausfällen führen. Eine regelmäßige Wartung würde die Energieeffizienz der Motoren erhöhen. Die wird aber aufgrund der bekannten Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Motoren vernachlässigt. Spoorendonk ist sich sicher, dass es noch immer sehr viel Luft nach oben gibt, bis alle Elektromotoren optimal betrieben werden. „Wenn man die Möglichkeit hätte, für Millionen von Motoren kostengünstig eine Zustandsanalyse zu machen, dann würden die Anlagenbetreiber ganz viel Geld sparen.“

Die speziell entwickelte Software zur Datenanalyse basiert auf der Erfahrung und dem Know-how von ABB in der Motortechnologie. Über ein Gateway können die Daten einer großen Anzahl von Motoren gesammelt, an einen Cloud-basierten Server übertragen und dort analysiert werden.

Umrichter analysiert das Antriebssystem

Auch Nord Drivesystems stellte einen sich selbst überwachenden Antrieb vor, doch hier wird der Frequenz­umrichter mit integrierter SPS eingesetzt. Er überwacht das Antriebssystem, wertet die Sensordaten aus und bewertet den Systemzustand. Schwingungssensoren und Ölsensoren liefern dazu wichtige Daten über den Verschleiß. Die Schwingungsanalyse erlaubt Rückschlüsse auf den Zustand der Lager und der Verzahnung und über die Ölanalyse lässt sich feststellen, wann ein Wechsel des Schmierstoffs nötig ist.

Anhand des Funktionsmodell „Virtuelle Sensorik“ zeigt der Hersteller aber auch, dass für eine Vorhersage keine externe Sensorik nötig ist: Der Umrichter sammelt die Prozessdaten des Antriebssystems und errechnet mit einem Algorithmus, in den auch Produktdaten und Erfahrungswerte einfließen, den Wartungszeitpunkt. Um den realen Antriebszustand möglichst realistisch abzubilden, hat Nord die Berechnungen mit Laborwerten abgeglichen und den Algorithmus angepasst. Diese Software-Diagnostikfunktionen sind eine effiziente Lösung, die sich auch für kleine Antriebsgrößen eignet. Diese neuen Umrichterfunktion versprechen längere Standzeiten, eine verbesserte Verfügbarkeit und geringere Wartungskosten.

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Kompletten Antriebsstrang überwachen

Schaeffler stellte auf der Hannover Messe ein Konzept vor, bei dem eigentlich auch nur eine Komponente überwacht wird: das Wälzlager. Doch das ist so relevant für den kompletten Antriebsstrang, dass man auf Basis der aufgenommenen Daten das ganze System überwachen kann. Anhand eines konventionellen, vernetzten Antriebs mit Getriebe stellte das Unternehmen Smart Services vor, das auch hier den Anwender bei der Instandhaltung unterstützten soll.

Die an den Sensoren aufgenommenen Daten werden in eine Cloud geschickt und dort automatisch analysiert und intelligent ausgewertet. Um dem Anwender auch qualifizierte Aussagen zu übermitteln, besitzt diese Auswertesoftware zum einen eine Schnittstelle zum Berechnungsprogramm Bearinx, zum anderen ist das Fachwissen von Schaeffler rund um das Verhalten von Lagern eingebunden. Der Anwender erhält dann als Ergebnis eine klare Information, wie „kein Schaden“ oder „Ausrichtschaden“ und kann danach seine Instandhaltung planen. Hans-Willi Keßler, Leiter Service Products bei Schaeffler: „Wir zeigen hier im Kleinen ein System, das dem Anwender schon Hinweise gibt – zum Beispiel dass er nach der Ausrichtung schauen soll. In Zukunft wird eine solche Aussage noch viel genauer werden.“

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