Condition Monitoring System - Delphin Technology AG€¦ · Condition Monitoring System Author:...
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SLI: Weitere Infos zu 11251 über www.tim-info.com/tr Die Taupunktspezialisten www.taupunktspezialist.eu Tel. ( 06172 ) 591759 Die Feuchtespezialisten www.feuchtespezialist.eu 28 Nr. 10 Oktober 2006 Condition Monitoring Unter dem Begriff Condition Monitoring (Zustandsorientierte Instandhaltung) verbergen sich eine Reihe von Lösungen und Lösungsansätzen mit unterschiedlichen Zielvorstellungen. Nach Meinung des Autors sollten unter Condition Monitoring (CM) Verfahren verstanden werden, deren Aufgabe es ist, erstens anstelle einer vorbeugenden War- tung Wartungen vornehmen zu können, die vom Zustand der Anlage ab- hängig sind. Zweitens sollten solche Einrichtungen Informationen liefern, die auf einen bevorstehenden Crash hinweisen. Condition Monitoring System Autor: Dipl. Ing. Peter Renner, Aufsichtsrat der Delphin Technology AG Zu diesem Thema sind mathematische Lösungsansätze bekannt geworden, die sich auf Chaostheorien realisiert mit neuronalen Netzen beziehen. Solche Versuche haben seit- her noch nicht zu praktikablen Lösungen geführt. Der Ver- fasser als Maschinenbauer und Messtechnikingenieur hat eine andere Sicht der Dinge. Sein Lösungsweg beruht dar- auf, dass Maschinen und Anlagen nicht chaotisch sind. Sie bestehen aus bekannten Maschinenelementen wie Wellen, Lager, Achsen, Getriebe, Wärmetauscher, Brenn- räume etc. Ihr jeweiliger Zustand ist durch einen bestimm- ten Grad der Ab- nutzung gekenn- zeichnet (Materi- alermü- dung, Korrosi- on, Ver- stopfun- gen, Ver- schmut- zungen, Ablage- rung, Lecks etc). All diese Veränderungen sind messtech- nisch erfassbar. Die Lösung besteht darin ausgehend von einem bestimmten Maschinenzustand, Veränderungen der Messdaten zu erfassen, um daraus den Maschinenzu- stand abzuleiten. Das Delphin CMS-System Es erkennt an beliebigen Prozessen kleine Veränderungen. Die laufend erfassten Messdaten werden so umgeformt, dass sie, trotz unterschiedlicher Betriebszustände und Um- gebungsbedingungen, auch über sehr lange Zeiträume, ver- gleichbar sind. Somit werden Abweichungen ein Maß- stab für den Anlagenzustand. Abweichungen können spontan auftreten, sich aber auch über lange Zeiträume entwickeln. Das System entdeckt und bewertet kurzfristige, mittelfristige und langfristige Ver- änderungen. Die Anomalien werden bewertet und in Warn- und Beobachtungslisten ausgegeben. Zum Beispiel: - Lineare langfristige Veränderungen zeigen Wartungsar- beiten an. - Mittelfristige progressive Veränderungen warnen vor einem baldigen Ausfall (Crash). - Augenblicksveränderungen zeigen eine Störung an. Solche Veränderungen können in der Tendenz linear oder progressiv auftreten. Linear bedeutet, dass die Änderungs- geschwindigkeit konstant ist. Besonders kritisch sind pro- gressive Veränderungen, bei denen es sich um eine Beschleu- nigung der Veränderungen handelt. Progressive Verände- rungen weisen auf einen bevorstehenden Crash hin. Das Delphin System besteht aus dem Funktionsblock Lang- zeiterfassung mit Alarmierung. Wenn ein Alarm aufgetre- ten ist, so ist es im nächsten Schritt erforderlich die Ursa- che für die Störung zu analysieren. Dies geschieht mit dem Funktionsblock Störanalyse. Dieser beruht auf der Er- fassung hochausgelöster Messdaten, die Erfassung läuft par- allel zur Langzeiterfassung. Die Störanalyse verfügt über Werkzeuge zur Ermittlung der Ursachen für die Alarme der Langzeiterfassung. Lern- und Überwachungsphase Währende der Lernphase wird ein Basiszustand ermittelt. Die Lernphase erfolgt während des normalen ungestörten Betriebes. Sie erfasst alle Betriebszustände des normalen Betriebes. Besonders bei Arbeitsmaschinen muss das Spek- trum unterschiedlicher Abgabeleistungen erfasst werden. Dadurch wird die Fluktuation der Messwerte während des ungestörten Betriebes erfasst. Somit ergibt sich für je- den einzelnen Messkanal ein Bereich, in dem die Messwer- te sich bewegen können, ohne dass eine Störung signalisiert wird. Nach erfolgter Lernphase wird in die Überwachungspha- se geschaltet. Für jeden Messkanal ist nun ein Differenzbe- reich eingelernt worden, in dem die Messwerte während der Überwachung fluktuieren können, ohne dass eine Störung gemeldet wird. Dies kann auch so ausgedrückt wer- den, dass für jeden Messkanal während der Lernphase eine Gutwertespanne der Messwerte ermittelt wurde. Die so automatisch während der Lernphase ermittelte Gutwertespanne der Messwerte der einzelnen Messkanä- le wird mit einem Sicherheitsabstand versehen. Wenn die Gutwertespanne unter Berücksichtigung des Sicherheits- abstandes während der Überwachungsphase überschrit- ten wird, führt dies zu Alarmmeldungen. Solche Über- schreitungen treten bereits während des ungestörten Be- triebes auf. Das Delphin-System ermöglicht es zu einem so frühen Zeitpunkt Anomalien zu erkennen, die bevorstehen- de Crashs signalisieren. Gültige und ungültige Messwerte Nicht alle Messwerte der einzelnen Messkanäle sind für die Langzeitüberwachung brauchbar. Solche Messwerte wer- den als ungültige Messwerte erkannt und für die Überwa- chung nicht genutzt. Die einfachste Anschauung ungülti- ger Messwerte ist der Maschinenstillstand. Langfristige Vergleichswerte sind zu erreichen, wenn ver- gleichbare Betriebszustände definiert werden können. Dies geschieht mit Hilfe der Gültigkeitsbedingungen. Ver- gleichbare Betriebszustände sind erreicht, wenn sich der Pro- zess in einem eingeschwungenen statischen Zustand des Normalbetriebs befindet. Dies ist dadurch definiert, dass Prozesse ihren Arbeits- punkt erreicht haben, Betriebstemperatur erreicht worden ist, eine Drehzahl auf einen Sollwert eingeregelt wurde etc. Bezugsgruppen Es ist zweckmäßig die Messkanäle in Bezugsgruppen zusam- men zufassen. Die einzelnen Signale der Messkanäle stehen fast immer in einem Bezug zueinander. Beispiele sind die Lager einer mehrfach gelagerten Welle. Die Signale eines Hilfsaggregates, die Abgastemperaturen der Zylinder eines Dieselmotors. Durch diese Bezüge kann die Abweichungen zum Beispiel eines Lagers leicht erkannt werden. Normwertgraphik Die Langzeitdaten werden in einer neuartigen Normwert- graphik dargestellt. Diese normiert den Gutwertebe- reich der Kanäle auf einen Einheitswert +- 1. und somit vergleichbar gemacht. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um Temperaturen, Drücke, 20mA Signale, Frequen- zen, Schwingungen oder andere Prozesssignale handelt. Die Messdaten werden dann zu Prüfblöcken zusammen- gefasst. Die Prüfblöcke gibt es für Minuten-, Stunden-, Tages-, Wochen- und Jahreszeitbereiche. Je nachdem in welchem Prüfblock der Alarm in Form von Beobachtun- gen und Warnungen auftritt, kann er als einen sich an- bahnenden Crash oder erforderliche Wartungsarbeiten interpretiert werden. Die Prüfblöcke werden auf einer Gra- phikseite dargestellt. Somit kann auf einen Blick der Ma- schinenzustand erfasst werden. Delphin Technology Tel.: +49-(0)2207-9645-0 SLI: Weitere Infos zu 12998 über www.tim-info.com/tr Lagertemperaturen Normwertgraphik
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D i e Ta u p u n k t s p e z i a l i s t e nwww.taupunktspezialist.eu
Tel. (06172) 591759D i e Fe u c h t e s p e z i a l i s t e nwww.feuchtespezialist.eu
28 Nr. 10 Oktober 2006 Condition Monitoring
Unter dem Begriff Condition Monitoring (Zustandsorientierte Instandhaltung) verbergen sich eineReihe von Lösungen und Lösungsansätzen mit unterschiedlichen Zielvorstellungen. Nach Meinungdes Autors sollten unter Condition Monitoring (CM) Verfahren verstandenwerden, deren Aufgabe es ist, erstens anstelle einer vorbeugenden War-tung Wartungen vornehmen zu können, die vom Zustand der Anlage ab-hängig sind. Zweitens sollten solche Einrichtungen Informationen liefern,die auf einen bevorstehenden Crash hinweisen.
Condition Monitoring SystemAutor: Dipl. Ing. Peter Renner, Aufsichtsrat der Delphin Technology AG
Zu diesem Thema sind mathematische Lösungsansätzebekannt geworden, die sich auf Chaostheorien realisiert mitneuronalen Netzen beziehen. Solche Versuche haben seit-her noch nicht zu praktikablen Lösungen geführt. Der Ver-fasser als Maschinenbauer und Messtechnikingenieur hateine andere Sicht der Dinge. Sein Lösungsweg beruht dar-auf, dass Maschinen und Anlagen nicht chaotisch sind.Sie bestehen aus bekannten Maschinenelementen wieWellen, Lager, Achsen, Getriebe, Wärmetauscher, Brenn-räume etc. Ihr jeweiliger Zustand ist durch einen bestimm-
ten Gradder Ab-nutzunggekenn-zeichnet(Materi-alermü-d u n g ,Korrosi-on, Ver-stopfun-gen, Ver-schmut-zungen,Ablage-
rung, Lecks etc). All diese Veränderungen sind messtech-nisch erfassbar. Die Lösung besteht darin ausgehend voneinem bestimmten Maschinenzustand, Veränderungender Messdaten zu erfassen, um daraus den Maschinenzu-stand abzuleiten.
Das Delphin CMS-SystemEs erkennt an beliebigen Prozessen kleine Veränderungen.Die laufend erfassten Messdaten werden so umgeformt,dass sie, trotz unterschiedlicher Betriebszustände und Um-gebungsbedingungen, auch über sehr lange Zeiträume, ver-gleichbar sind. Somit werden Abweichungen ein Maß-stab für den Anlagenzustand. Abweichungen können spontan auftreten, sich aber auchüber lange Zeiträume entwickeln. Das System entdeckt undbewertet kurzfristige, mittelfristige und langfristige Ver-änderungen. Die Anomalien werden bewertet und inWarn- und Beobachtungslisten ausgegeben.Zum Beispiel: - Lineare langfristige Veränderungen zeigen Wartungsar-
beiten an. - Mittelfristige progressive Veränderungen warnen vor
einem baldigen Ausfall (Crash). - Augenblicksveränderungen zeigen eine Störung an.
Solche Veränderungen können in der Tendenz linear oderprogressiv auftreten. Linear bedeutet, dass die Änderungs-geschwindigkeit konstant ist. Besonders kritisch sind pro-gressive Veränderungen, bei denen es sich um eine Beschleu-nigung der Veränderungen handelt. Progressive Verände-rungen weisen auf einen bevorstehenden Crash hin. Das Delphin System besteht aus dem Funktionsblock Lang-zeiterfassung mit Alarmierung. Wenn ein Alarm aufgetre-ten ist, so ist es im nächsten Schritt erforderlich die Ursa-che für die Störung zu analysieren. Dies geschieht mitdem Funktionsblock Störanalyse. Dieser beruht auf der Er-fassung hochausgelöster Messdaten, die Erfassung läuft par-allel zur Langzeiterfassung. Die Störanalyse verfügt überWerkzeuge zur Ermittlung der Ursachen für die Alarme derLangzeiterfassung.
Lern- und ÜberwachungsphaseWährende der Lernphase wird ein Basiszustand ermittelt.Die Lernphase erfolgt während des normalen ungestörtenBetriebes. Sie erfasst alle Betriebszustände des normalenBetriebes. Besonders bei Arbeitsmaschinen muss das Spek-trum unterschiedlicher Abgabeleistungen erfasst werden.Dadurch wird die Fluktuation der Messwerte währenddes ungestörten Betriebes erfasst. Somit ergibt sich für je-den einzelnen Messkanal ein Bereich, in dem die Messwer-te sich bewegen können, ohne dass eine Störung signalisiert wird. Nach erfolgter Lernphase wird in die Überwachungspha-
se geschaltet. Für jeden Messkanal ist nun ein Differenzbe-reich eingelernt worden, in dem die Messwerte währendder Überwachung fluktuieren können, ohne dass eineStörung gemeldet wird. Dies kann auch so ausgedrückt wer-den, dass für jeden Messkanal während der Lernphaseeine Gutwertespanne der Messwerte ermittelt wurde.Die so automatisch während der Lernphase ermittelteGutwertespanne der Messwerte der einzelnen Messkanä-le wird mit einem Sicherheitsabstand versehen. Wenn dieGutwertespanne unter Berücksichtigung des Sicherheits-abstandes während der Überwachungsphase überschrit-ten wird, führt dies zu Alarmmeldungen. Solche Über-schreitungen treten bereits während des ungestörten Be-triebes auf. Das Delphin-System ermöglicht es zu einem sofrühen Zeitpunkt Anomalien zu erkennen, die bevorstehen-de Crashs signalisieren.
Gültige und ungültige MesswerteNicht alle Messwerte der einzelnen Messkanäle sind für dieLangzeitüberwachung brauchbar. Solche Messwerte wer-den als ungültige Messwerte erkannt und für die Überwa-chung nicht genutzt. Die einfachste Anschauung ungülti-ger Messwerte ist der Maschinenstillstand. Langfristige Vergleichswerte sind zu erreichen, wenn ver-gleichbare Betriebszustände definiert werden können.Dies geschieht mit Hilfe der Gültigkeitsbedingungen. Ver-gleichbare Betriebszustände sind erreicht, wenn sich der Pro-zess in einem eingeschwungenen statischen Zustand desNormalbetriebs befindet. Dies ist dadurch definiert, dass Prozesse ihren Arbeits-punkt erreicht haben, Betriebstemperatur erreicht wordenist, eine Drehzahl auf einen Sollwert eingeregelt wurde etc.
BezugsgruppenEs ist zweckmäßig die Messkanäle in Bezugsgruppen zusam-men zufassen. Die einzelnen Signale der Messkanäle stehenfast immer in einem Bezug zueinander. Beispiele sind dieLager einer mehrfach gelagerten Welle. Die Signale einesHilfsaggregates, die Abgastemperaturen der Zylinder einesDieselmotors. Durch diese Bezüge kann die Abweichungenzum Beispiel eines Lagers leicht erkannt werden.
NormwertgraphikDie Langzeitdaten werden in einer neuartigen Normwert-graphik dargestellt. Diese normiert den Gutwertebe-reich der Kanäle auf einen Einheitswert +- 1. und somitvergleichbar gemacht. Dabei spielt es keine Rolle, ob essich um Temperaturen, Drücke, 20mA Signale, Frequen-zen, Schwingungen oder andere Prozesssignale handelt.Die Messdaten werden dann zu Prüfblöcken zusammen-gefasst. Die Prüfblöcke gibt es für Minuten-, Stunden-,Tages-, Wochen- und Jahreszeitbereiche. Je nachdem inwelchem Prüfblock der Alarm in Form von Beobachtun-gen und Warnungen auftritt, kann er als einen sich an-bahnenden Crash oder erforderliche Wartungsarbeiteninterpretiert werden. Die Prüfblöcke werden auf einer Gra-phikseite dargestellt. Somit kann auf einen Blick der Ma-schinenzustand erfasst werden.
Delphin TechnologyTel.: +49-(0)2207-9645-0
SLI: Weitere Infos zu 12998 über www.tim-info.com/tr
Lagertemperaturen
Normwertgraphik
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