Predictive Maintenance

Predictive Maintenance mittels Körperschallanalyse

Herausforderung

Defekte an weit verteilten, dezentralen Anlagen sind aufgrund langer Anfahrzeiten und der Notwendigkeit einer vor-Ort Diagnose verbunden mit starken Beeinträchtigen der betrieblichen Abläufe. Oft werden daher redundante Anlagen eingesetzt, welche mit hohen Investitionen verbunden sind.

Mithilfe der ständigen Überwachung der Betriebsdaten sowie der Körperschallanalyse, ermöglicht SYS TEC electronic dem Anlagenbetreiber Verschleiß oder Verschmutzung an den Maschinen feststellen, bevor diese ausfallen. So können vorausschauende Wartung realisiert und Ausfallzeiten minimiert werden, ohne teure redundante Ressourcen einsetzen zu müssen.

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: unsere Industristeuerungen der Marke sysWORXX, das Erweiterungsmodul zur FFT sowie die IoT-Plattform der Firma Bacsoft.

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.

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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

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