Industrie 4.0, die laufende digitale Transformation der Fertigung, legt den Schwerpunkt auf intelligente Maschinen, datengesteuerte Entscheidungsfindung und vernetzte Abläufe. Die Instandhaltung 4.0 wird ein grundlegender Bestandteil dieser Revolution sein, und die Wartungsteams müssen von der reaktiven Wartung (Behebung von Problemen nach ihrem Auftreten) zur vorausschauenden Wartung (Vorhersage und Vermeidung von Ausfällen) übergehen. Dieser proaktive Ansatz minimiert die Ausfallzeiten, optimiert die Lebensdauer der Anlagen und steigert die Gesamtproduktivität. Wir werden einen genauen Blick darauf werfen, wie Ultraschallsensoren und Datenerfassungsgeräte eine Schlüsselrolle bei diesem Übergang zur Instandhaltung 4.0 spielen werden.

Was ist Instandhaltung 4.0?

Stellen Sie sich eine Fabrik vor, in der Maschinen nicht nur funktionieren, sondern aktiv ihren Zustand mitteilen. Das ist die Vision hinter I(nstandhaltung 4.0, einem revolutionären Ansatz, der die Leistungsfähigkeit von Industrie 4.0-Technologien nutzt.

Sie geht über die herkömmliche reaktive Instandhaltung (Behebung von Problemen nach deren Auftreten) und die vorbeugende Instandhaltung (planmäßige Wartung) hinaus und entwickelt sich zu einem echten Vorhersagemodell. Durch die Integration von Sensoren oder tragbaren Datenerfassungsgeräten, sammelt die Instandhaltung 4.0 relevante Daten über Leistungsparameter wie Reibung, Vibration, Temperatur, usw.

Hochentwickelte Analyseplattformen analysieren dann diese Daten, um subtile Anomalien zu erkennen, die auf einen potenziellen Geräteausfall hindeuten könnten. Dies ermöglicht proaktive Wartungseingriffe, die Ausfälle verhindern, bevor sie auftreten, und die Lebensdauer der Anlagen maximieren.

Instandhaltung 4.0: die Rolle des Ultraschalls

Im Zeitalter der Instandhaltung 4.0 wird die Ultraschalltechnologie zu einem wichtigen Werkzeug, um den Zustand von Anlagen zu erkennen. Ultraschall eignet sich hervorragend zur Erkennung subtiler Veränderungen, wie z. B. erhöhter Lagerreibung – ein verräterisches Zeichen für Lagerverschleiß, Lagerschäden oder sogar Schmierstoffmängel.

Durch das Erfassen dieser Frühwarnungen, ermöglicht Ultraschall proaktive Wartungsstrategien. Techniker können Schmierprobleme angehen, bevor sie eskalieren, wodurch kostspielige Ausfälle verhindert und die Lebensdauer der Anlagen maximiert werden. Diese nicht-eingreifende-Echtzeit-Überwachung macht Ultraschall zu einem wertvollen Bestandteil von 4.0 Instandhaltungspraktiken.

Anwendungen und Vorteile des Ultraschalls: Licht auf verborgene Probleme werfen

Ultraschall erweist sich in mehreren Schlüsselbereichen der Instandhaltung 4.0 als besonders wertvoll und weist einige einzigartige Stärken auf:

  • Überwachung des Lagerzustands – Früheste Warnung vor Ausfällen: Der Zustand der Lager ist entscheidend für die Gesamtleistung der Anlage. Mit Ultraschall lassen sich Lagerverschleiß, Schmierungsmängel und andere Probleme, durch einfache Überwachung einer erhöhten Reibung, effektiv erkennen. So können Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, bevor es zu Störungen kommt oder sogar bevor ein Ausfall/Stillstand eintritt.
  • Optimierung der Schmierung: Wussten Sie, dass 60 bis 80 % der Lagerausfälle auf schlechte Schmierung zurückzuführen sind? Eine ordnungsgemäße Schmierung ist entscheidend für die Vermeidung von Lagerverschleiß und Reibung. Ultraschall hilft, die Wirksamkeit der Schmierung zu beurteilen, um eine optimale Leistung zu gewährleisten und die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern. Mit Hilfe von Ultraschallmessgeräten können Wartungstechniker ebenfalls sicherstellen, dass sie nur die richtige Menge an Schmiermittel auftragen, um das sehr häufige Problem der Überschmierung zu vermeiden.
  • Überwachung von langsam laufenden Lagern: Herkömmliche Schwingungsanalysen haben oft Probleme mit langsam laufenden Maschinen. Da Ultraschall jede Zunahme der Reibung überwacht, ist es sehr effektiv bei der Überwachung des Zustands dieser kritischen Komponenten.
  • Überwachung elektrischer Anlagen: Ultraschall kann Teilentladungen wie Korona, Lichtbögen und Kriechströme erkennen, wodurch kostspielige elektrische Ausfälle vermieden, und die Sicherheit des Personals gewährleistet wird.
  • Einfache Anwendung und Implementierung: Im Gegensatz zu anderen Überwachungstechniken erfordert Ultraschall nur minimale Schulung und stört den Betrieb nicht. Tragbare, benutzerfreundliche Messgeräte ermöglichen eine schnelle und effiziente Datenerfassung, während Sensoren leicht ablesbare Daten und relevante Warnmeldungen liefern.
  • Vielseitigkeit: Während Ultraschallsensoren normalerweise für eine bestimmte Anwendung bestimmt sind (z. B. Online-Überwachung von rotierenden Geräten), können die tragbaren Messgeräte für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, z. B. zum Aufspüren von Druckluftleckagen, was ihre Investitionsrentabilität erhöht.

Einsatz von ultraschallbasierten Lösungen zur frühzeitigen Fehlererkennung: Einsatzbeispiele

  1. Festgestellte Lagerermüdung in einer Getreidemühle

Eine Getreidemühle investierte in Ultraschallsensoren an mehreren kritischen Lagern. Die Sensoren sind mit einer Datenverarbeitungseinheit – 4Cast genannt – verbunden, die wiederum mit einer Datenverwaltungssoftware verbunden ist. Auf diese Weise kann das Wartungsteam per E-Mail oder SMS benachrichtigt werden, sobald das 4Cast feststellt, dass ein bestimmtes Lager eine bestimmte Alarmstufe erreicht hat – es können niedrige und hohe Alarme eingestellt werden.

Da es darum ging, kritische Lager zu überwachen, beschloss das Wartungsteam, sich vom System warnen zu lassen, sobald ein niedriger Alarmwert erreicht wird. Auf diesem Bild ist gut zu sehen, wie die dB-Werte dieses Lagers, das zu einem Sieb gehört, immer wieder den niedrigen Alarmwert erreichten und nicht unter dem Basiswert blieben. Da das 4Cast auch den Ton der überwachten Lager aufzeichnete, beschloss das Team, sich diese Geräuschdatei genauer anzusehen, und so sah sie aus.

 

 

Beim Vergleich mit einer Tonaufnahme eines anderen Lagers, dessen Messwerte der Basislinie entsprachen, wurde sehr deutlich, dass das Lager eine Art Defekt hatte. Beachten Sie den Unterschied in der Amplitude zwischen den Spektren dieser Geräuschdateien. Diejenige mit der höheren Amplitude weist eindeutig auf ein Problem mit dem Lager hin. Das Team beschloss, das Ø 35cm Lager zu zerlegen, um den Schaden zu bestätigen. Auf den Bildern sind eindeutig Anzeichen von Lagerermüdung zu erkennen, da sowohl der Außenring als auch die Wälzkörper beschädigt sind.

 

Ohne die Unterstützung durch die Ultraschalltechnologie wäre dieses Problem viel länger unbemerkt geblieben und hätte sich möglicherweise zu einem viel größeren Problem entwickelt und schließlich zu einer teuren ungeplanten Ausfallzeit geführt.

 

  1. Kritischer Lagerschaden in einer Zellstoff- und Papierfabrik

In Zellstoff- und Papierfabriken gibt es in der Regel einen Waschbereich, in dem das Papier gründlich gereinigt / gebleicht wird. Diese Aufgabe wird von einer Bleich-Waschmaschine übernommen, die als kritisches und grundlegendes Ausrüstungsteil für den Produktionsbetrieb gilt.

In diesem Werk, das über ein Programm zur vorbeugenden Wartung verfügt, wurde beschlossen, in die Online-Überwachung dieser Maschinen mit Ultraschallsensoren zu investieren. Diese Maschine hat 4 Lager mit einem Durchmesser von etwa 120 cm, die sich mit 3 U/min drehen.

Das Online-Überwachungssystem (4Cast) erfasste einen ungewöhnlichen Dezibelwert von einem der Ultraschallsensoren. Ein Lager der Bleich-Waschmaschine zeigte 17 dB an, obwohl ein Lager, das sich mit so langsamen Drehzahlen wie 3 U/min dreht, normalerweise nur 0 dB anzeigen sollte.

Daraufhin alarmierte das System sofort das Wartungsteam.

Wenn eine Alarmstufe erreicht wird, nimmt das 4Cast auch eine Tonaufnahme des Lagers zur weiteren Analyse auf. Dies ist besonders nützlich bei langsam laufenden Lagern, bei denen das Geräuschspektrum viel darüber aussagen kann, was mit der Anlage los ist. In diesem Fall zeigte das Spektrum der Geräuschdatei ein ganz anderes Bild, obwohl die Maschine offensichtlich wie erwartet funktionierte.

Die Spitzen in diesem Tonbeispiel weisen eindeutig auf ein Problem mit dem Lager hin. Auch bei der Wiedergabe der Tonaufnahme konnten wir die Schlaggeräusche sehr deutlich hören. Der Fehler wurde noch deutlicher, als die Tonaufnahme mit einer Tonaufnahme von einem der anderen Lager verglichen wurde.

Als das Lager demontiert wurde, war der Schaden deutlich sichtbar. Die Spuren der Schläge sind offensichtlich. Außerdem wurden Metallfragmente in der Welle sowie Abplatzungen mit leichter Lochbildung sowie leichter Abrieb am Außenring gefunden.

Schlussfolgerung

Die Wartung 4.0 muss Realität werden, denn Unternehmen können es sich nicht mehr leisten, Hunderttausende von Euro für korrigierende Wartungsmaßnahmen auszugeben und große Verluste durch ungeplante Ausfallzeiten und Produktionsausfälle zu erleiden. Auch wenn eine Technologie allein nicht ausreicht, um ein starkes vorausschauendes Wartungsprogramm durchzuführen, wird Ultraschall aufgrund seiner Fähigkeit zur frühzeitigen Fehlererkennung, seiner Benutzerfreundlichkeit und seiner Vielseitigkeit definitiv eine Schlüsselrolle bei der Umstellung auf vorausschauende Wartung spielen.