Schon heute lassen sich auf bestehende Antriebssysteme Predictive-Maintenance-Technologien mit einem überschaubaren Invest aufsetzen. Ein Beispiel für den effektiven Aufbau einer neuen Infrastruktur ist der ABB Ability Smart Sensor für Motoren, ein Baustein aus dem Produktportfolio ABB Ability Condition Monitoring für den Antriebsstrang. Maschinenbauer integrieren im Laufe der Zeit typischerweise Elektromotoren unterschiedlicher Hersteller in ihre Maschinen und Anlagen, etwa fünf Jahre von Lieferant A, bei der nächsten Serie sind es Motoren von Lieferant B und möglicherweise ist noch ein Sonderprojekt darunter, in das Spezifikationen des Endkunden eingeflossen sind. Das heißt, im Grunde lassen sich die Antriebsdaten der einzelnen Maschinen nicht miteinander vergleichen. Die Idee ist nun, den einzelnen Motor für den Maschinenbauer transparent zu machen. Dadurch kann er zwei Rückschlüsse ziehen: Erstens kann er herstellerunabhängig ein Servicemodell für den Endkunden entwickeln. Und zweitens lässt sich nach der Auswertung der Daten viel über das Betriebsverhalten des Antriebs im Kontext der Maschine lernen, das dann wieder in die Entwicklung und Konstruktion einfließen kann. Endanwendern mit installierten Motoren von ABB sowie von Drittherstellern bietet sich eine ähnliche Chance.
Einfacher Einstieg mit smarten Sensoren
Bislang werden Daten zur Zustandsüberwachung von Niederspannungsmotoren im Rahmen des Condition Monitoring überwiegend für die Trendanalyse gesammelt. Der Ability Smart Sensor für Motoren erlaubt darüber hinaus einen detaillierteren Einblick in den Zustand der überwachten Geräte. Die cloudbasierten Sensoren werden direkt am Gehäuse der Elektromotoren angebracht. Sie liefern Informationen zu Betriebs- und Zustandsparametern der rotierenden Aggregate, wie Vibrationen, Temperatur oder auch daraus berechnete Indikatoren, wie etwa den Zustand der Wälzlager, mitunter die häufigste Schadensquelle. Der Smart Sensor ist der erste Schritt zur Digitalisierung des elektrischen Antriebsstrangs. Er ermöglicht den einfachen Einstieg in das Thema, weil er beispielhaft und überschaubar alle relevanten Funktionen und Features bietet. Dazu gehört die Anbindung an die Cloud, eine App, aber auch intelligente Algorithmen. Damit können Anwender von Null aus direkt starten und erste Erfahrungen an beispielhaften Maschinen sammeln, ohne ein Vorab-Projekt samt Aufwand in die Wege zu leiten.
Condition Monitoring auf verschiedenen Niveaus
Condition Monitoring von Niederspannungsmotoren mit den smarten Sensoren lässt sich auf verschiedenen Niveaus betreiben. Das Angebot von ABB reicht von Trendanalysen zur Überwachung einzelner Motoren über den Rohdatenabruf bis zu einer Flottenüberwachung als externe Dienstleistung mit Hinweisen, wo in welchen Maschinen sich ein Problemfeld ergibt und was Abhilfe leisten kann. Mithilfe der Trendanalyse kann der komplette Motorenbestand eines Unternehmens auf der Basis standardmäßiger, stündlicher Messintervalle überwacht werden. Dabei werden sowohl Gesundheitsparameter (Gesamtvibration, Lagerzustand, Temperatur) als auch Betriebsparameter (z.B. dreidimensionale Vibration, Drehzahl, Einspeisefrequenz, Zeit bis zur Nachschmierung) beobachtet. So lässt sich bereits eine präventive Wartung betreiben.
Allein mit der Beobachtung der Trendanalyse ist aber keine detaillierte Fehlerursache des fernüberwachten Geräts möglich, wie dies bei der Schwingungs- und Lageranalyse der Fall ist. Dafür müssen weitere Details gemessen und betrachtet werden. Für eine genauere Fehlerdiagnose z.B. hinsichtlich Unwucht, Ausrichtfehler, Getriebeschäden, Lagerdiagnose und Feldfehler sowie für einen genaueren Überblick über den Wartungsbedarf des überwachten Motors müssen dessen Rohdaten abgerufen werden. Mit Hilfe des Smart Sensors lassen sich per Knopfdruck über eine getriggerte Rohdatenmessung das Frequenz- bzw. Amplitudenspektrum, das Hüllkurvenspektrum und das Zeitsignal der Maschine für eine genauere Fehlerdiagnose anzeigen.
Visualisierung und Fernüberwachung
Die Ergebnisse des Frequenzspektrums werden nach der Messung im Smart Sensor Portal als automatisiert generierter Bericht visualisiert. Unternehmen, die nicht mit einer gesonderten Übersicht arbeiten wollen, stellt ABB die notwendigen Schnittstellen für die Visualisierung der Daten in deren eigenem System zur Verfügung. Außerdem wird eine Fernüberwachung der Motorenflotte angeboten. Unternehmen können sich darüber einen Überblick über den Gesamtzustand der Flotte verschaffen und bekommen beispielsweise eine Handlungsempfehlung, wenn spontan eine Anomalie festgestellt wird. Einmal im Quartal erhalten sie einen Flottenbericht mit Empfehlungen für Wartungen, um Ausfälle zu verhindern.