Predictive Maintenance mittels Körperschallanalyse

Unser Kunde

Beim Betreiber weit verteilter, dezentraler Anlagen und Maschinen im Bereich der Fördertechnik sind die Anlagenstandorte oft abseits gelegen und nicht schnell erreichbar. Personal ist oft nicht vor Ort.

Die ständige Überwachung der Betriebsdaten der Maschinen wie beispielweise Stromverbrauch oder Betriebstemperatur erfolgt mittels LTE-Anbindung. Die Daten können in einer Cloud gespeichert und visualisiert werden. So kann der aktuelle Zustand jeder Anlage aus der Ferne ermittelt werden.

Herausforderung

Der Betreiber kann seine Anlagen über eine Mobilfunkanbindung überwachen, jedoch entsteht hoher logistischer Aufwand und Kosten, wenn die Fördertechnik unerwartet ausfällt.

Zum einen wird erst mit einer Verzögerung ein Ausfall realisiert, je nachdem, welches Überprüfungsintervall umgesetzt wird. Je nach Schwere des Ausfalls, muss dann erst Personal vor Ort einschätzen, welche Schäden oder Defekte vorhanden sind und kann dann erst eine Reparatur veranlassen und Ersatzteile anfordern. Die Ausfallzeit ist so enorm hoch.

Mithilfe einer Körperschallanalyse möchte der Anlagenbetreiber Verschleiß oder Verschmutzung an den Maschinen feststellen, bevor diese ausfallen umso vorausschauende Wartung zu realisieren und Ausfallzeiten zu minimieren.

Lösung

Die Lösung für Predictive Maintenance entwickelt SYS TEC electronic in Zusammenarbeit mit Bacsoft. Bei dieser Methode werden die Schwingungen rotierender oder vibrierender Bauteile erfasst und mittels Fast Fourier Transformation (FFT) analysiert. So können beginnender Verschleiß und Abnutzungen, Lockerung mechanischer Verbindungen oder das Eindringen von Fremdkörpern frühzeitig festgestellt werden.

Diese Daten werden als Signale durch Körperschallmikrofone oder Beschleunigungssensoren aufgenommen, die an neuralgischen Punkten der Maschine angebracht werden. Eine Signaltransformation vom Zeitbereich in den Frequenzbereich ermöglicht das Zerlegen der Maschinengeräusche in einzelne Frequenzen. Dies ermöglicht Rückschlüsse auf verschiedene Verschleiß- und Schadensbilder. Das dabei entstehende Frequenzspektrum kann dabei anhand intelligenter Software automatisch bewertet werden. Durch Hinterlegung von Schwellenwerten können automatisiert Warnmeldungen und Alarme generiert werden.

Technisch realisiert wird die Körperschallanalyse durch drei Hauptkomponenten: den Smart Controller der Marke sysWORXX, das Erweiterungsmodul zur FFT sowie die IoT-Plattform der Firma Bacsoft.

Der Smart Controller, eine leistungsstarke Industriesteuerung auf Basis des sysWORXX CTR-700, fungiert auch als Kommunikationsgateway und ermöglicht eine direkte Cloud-Anbindung für Fernüberwachung und -steuerung. Der Edge-Controller ist durch den Anwender frei programmierbar für lokale Vorverarbeitung der Daten und Steuerungsaufgaben.

Das Erweiterungsmodul stellt die Signale der Körperschallsensoren als digital verarbeitbare Daten der Hauptsteuerung zur Verfügung. Damit ermöglicht es die Analyse sowie Auswertung der Schwingungsdaten. Eine Analyse von bis zu sechs Kanälen simultan ist möglich. Dies entspricht den Bewegungsdaten in den drei Raumachsen an zwei Messstellen. Die verwendeten Transformations- und Filteralgorithmen sind flexibel und können an individuelle Kundenanforderungen angepasst werden. 

Die Bacsoft-Plattform ist eine Ende-zu-Ende Lösung für die Gestaltung und Verwaltung fortschrittlicher IIoT- und M2M-Applikationen. Bacsoft bietet die Expertise zur Integration der sysWORXX-Hardware und der Bereitstellung einer cloud-basierten Applikation zur Fernüberwachung und -steuerung der betrieblichen Abläufe.

Die Lösung ist kombinierbar mit weiteren Standardsensoren und -aktuatoren (z. B. Temperatur, Luftfeuchte, …), um ein Gesamtbild des Anlagenzustands zu erlangen. Dadurch kann die Maschinenanalyse an Anlagen unterschiedlichen Alters beispielsweise auch hinsichtlich des Energiemonitorings erweitert werden.

Sie haben eine ähnliche Herausforderung?

Wir entwickeln Ihnen gern eine individuelle Lösung auf Basis unseres vorhandenen Knowhows. Sprechen Sie uns an. Wir beraten Sie gern.

Technische Kenngrößen

Das für den Betreiber von Anlagen im Bereich der Fördertechnik entwickelte Erweiterungsmodul zur FFT verfügt über folgende Spezifikationen:

  • 6 Kanäle
  • Sensorik: IEPE Beschleunigungssensoren (Integrated Electronics Piezo Electric)
  • Auflösung: 16 Bit
  • Samplingrate: 2,5 kHz
  • Nutzsignal-Bandbreite: 3 … 1000 Hz
  • FFT-Auflösung: 3268 Spektrallinien mit einer Auflösung von 0,305 Hz
  • RMS: kontinuierlicher Effektivwert
  • Temperaturbereich: -20 … +60 °C
  • Sensordiagnose für jeden Kanal (Kurzschluss/Leitungsbruch)
  • Schnittstellen zur Wertübergabe (FFT Daten und RMS Werte): RS232 und Ethernet

Zusätzliche Vorteile bei Kombination mit dem Smart Controller der Marke sysWORXX

  • Zusätzliche I/O-Kanäle für applikationsspezifische Daten (digitale und analoge Ein- und Ausgänge, A/B-Encoder, Temperatursensoren)
    • das Proof of Concept enthält u. a.
      • 6 x Temperatursensoren PT100
      • 4 x analoge Ausgänge – davon 2 x 0 bis 10 V und 2 x 4 bis 20 mA mit 16-Bit Auflösung
      • 8 x analoge Eingänge konfigurierbar 0 bis 10 V oder 2 x 4 bis 20 mA mit 16-Bit Auflösung
      • 4 x Thermoelement Typ K
  • Lösungsspezifisches SPS Programm für Steuerung auf dem sysWORXX CTR-700

Ihr Vertriebsteam der SYS TEC electronic

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