04501 Condition Monitoring zur Unterstützung der Instandhaltung 4.0
Erwartungen, Möglichkeiten und Grenzen
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Wenn Industrie 4.0 die Vernetzung von Produkten, Prozessen und Produktionsmitteln, die mit intelligenter Sensorik bestückt sind, durch Internettechnologien bedeutet, und Instandhaltung 4.0 die umfassende Digitalisierung, Überwachung und Auswertung aller Produktionsanlagen mit dem Ziel einer deutlichen Reduktion der Instandhaltungskosten anstrebt, dann kann Condition Monitoring in dieser Runde nur dann erfolgreich sein, wenn es eine von allen Beteiligten verstandene Sprache spricht. Diese muss klar definierte Begriffe verwenden und Aussagen machen, aus denen automatisch eindeutige Handlungsvorgaben für Produktion und Instandhaltung abgeleitet werden. Nach einigen Vorüberlegungen zum Thema der technischen Diagnostik werden Beispiele dafür aufgezeigt, wie die in Messdaten vorhandenen Informationen automatisch und zuverlässig durch intelligente Signalverarbeitung und regel- bzw. wissensbasierte Auswertung herausgearbeitet und in instandhaltungsrelevante Aussagen überführt werden, von denen dann Arbeitsaufträge oder sonstige Aktionen ausgelöst werden. von: |
1 Einleitung
Die RWE Power AG ist die deutsche Stromerzeugungsgesellschaft im RWE-Konzern. Sie ist eines der führenden Unternehmen der Rohstoff- und Energiegewinnung sowie Stromerzeugung in Deutschland und setzt auf einen breiten Energiemix aus Braunkohle, Steinkohle, Kernenergie, Gas und Wasserkraft. Die Stromerzeugung aus den erneuerbaren Energien Wind, Photovoltaik und Biomasse ist bei der RWE Innogy gebündelt.
RWE Power verfügt im Rheinischen Braunkohlerevier über eigene und langfristig nutzbare Braunkohlevorräte. Die Braunkohleförderung aus den Tagebauen Hambach, Garzweiler und Inden liegt bei über 90 Millionen Tonnen pro Jahr, die heute zu einem Anteil von über 90 % in unternehmenseigenen Kraftwerken verstromt werden, in Zukunft aber auch stofflich verwertet werden können. Die Gewinnung der Braunkohle und des sie überlagernden Abraums erfolgt im offenen Tagebau mit großen, mobilen Geräteeinheiten und einer kontinuierlichen Gewinnungs- und Fördertechnik. Markenzeichen dieser Technik sind Schaufelradbagger, Bandförderanlagen und Absetzer sowie eine unternehmenseigene Schwerlasteisenbahn.
Die Produktion in den Tagebaubetrieben ist dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt Braunkohle ausschließlich an den unternehmensinternen Kunden „Braunkohlekraftwerke” geliefert wird. Die Kohle wird in den Tagebauen zunächst in Bunkern kurzzeitig zwischengelagert, die eine Kapazität des drei- bis vierfachen Tagesbedarfs aufweisen. Die zu liefernde Kohlemenge ergibt sich mengen- und zeitmäßig aus den Einsatz- und Revisionsplänen unter Berücksichtigung der geplanten und ungeplanten Nichtverfügbarkeiten der Kraftwerksblöcke und der aktuellen Stromerzeugung. Die Gewinnung des Abraums, der nicht verkauft und im Tagebau wieder verkippt wird und dessen Menge das 4,5-fache der Kohlemenge beträgt, muss so erfolgen, dass die Kohleförderung nicht beeinträchtigt wird.
Instandhaltung als Kernkompetenz
Für die Instandhaltung der Tagebauanlagen werden ca. 35 % der Primärkosten der Sparte Tagebaue aufgewendet. [2] Die Instandhaltung stellt damit nicht nur einen wesentlichen Kosten-, sondern auch einen bedeutenden Wettbewerbsfaktor dar und wird als eine Kernaufgabe zur Aufrechterhaltung der Produktion, zur Verbesserung der Anlagen und zur Steigerung der Anlagenverfügbarkeit eingestuft und als Kernkompetenz vom Unternehmen selbst strategisch und operativ ausgeführt. Dies betrifft alle vier Teilaspekte der Instandhaltung von der Wartung und Inspektion über die Instandsetzung bis zur Verbesserung. Das Technikzentrum bündelt die Instandhaltungsexpertise innerhalb der RWE Power AG und bietet ein umfassendes Produkt- und Dienstleistungsportfolio rund um die Instandhaltung von Maschinen und Anlagen der Tagebau- und Kraftwerkstechnik. Einen wesentlichen Schwerpunkt dieser Aktivitäten bildet die Instandhaltung von Getrieben und Antriebskomponenten mit Großwälzlagern aus Tagebauen, Kraftwerken und Veredlungsbetrieben und in zunehmendem Maße aus Windkraftanlagen.
Für die Instandhaltung der Tagebauanlagen werden ca. 35 % der Primärkosten der Sparte Tagebaue aufgewendet. [2] Die Instandhaltung stellt damit nicht nur einen wesentlichen Kosten-, sondern auch einen bedeutenden Wettbewerbsfaktor dar und wird als eine Kernaufgabe zur Aufrechterhaltung der Produktion, zur Verbesserung der Anlagen und zur Steigerung der Anlagenverfügbarkeit eingestuft und als Kernkompetenz vom Unternehmen selbst strategisch und operativ ausgeführt. Dies betrifft alle vier Teilaspekte der Instandhaltung von der Wartung und Inspektion über die Instandsetzung bis zur Verbesserung. Das Technikzentrum bündelt die Instandhaltungsexpertise innerhalb der RWE Power AG und bietet ein umfassendes Produkt- und Dienstleistungsportfolio rund um die Instandhaltung von Maschinen und Anlagen der Tagebau- und Kraftwerkstechnik. Einen wesentlichen Schwerpunkt dieser Aktivitäten bildet die Instandhaltung von Getrieben und Antriebskomponenten mit Großwälzlagern aus Tagebauen, Kraftwerken und Veredlungsbetrieben und in zunehmendem Maße aus Windkraftanlagen.
Condition Monitoring 4.0
Das Diagnostikerwissen zur Umsetzung einer vorausschauenden zustandsorientierten Instandhaltungsstrategie wird von unternehmenseigenen Spezialisten bereitgestellt und im Sinne eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses ständig überprüft und durch eine Inspektion und Begutachtung aller ausgebauten und im Technikzentrum instand gesetzten Komponenten erweitert. Wer die immer wieder zu beobachtenden Schwierigkeiten, Unsicherheiten und Fehldiagnosen der heute verwendeten Condition-Monitoring-Systeme kennt, kann den hohen Anspruch an ein „Condition Monitoring 4.0” ermessen und die noch zu erledigenden Aufgaben auf dem Weg dorthin erahnen. Anhand von Beispielen der angewandten Diagnose an Maschinen und Anlagen der Tagebautechnik und der Kraftwerkstechnik soll aufgezeigt werden, wie die Maschinendiagnose durch Herleitung treffsicherer Zustandsinformationen die Festlegung angemessener Instandhaltungsentscheidungen für eine verlässliche Produktionsplanung unterstützt und ermöglicht und so heute schon in eine Instandhaltung 4.0 eingebunden werden könnte.
Das Diagnostikerwissen zur Umsetzung einer vorausschauenden zustandsorientierten Instandhaltungsstrategie wird von unternehmenseigenen Spezialisten bereitgestellt und im Sinne eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses ständig überprüft und durch eine Inspektion und Begutachtung aller ausgebauten und im Technikzentrum instand gesetzten Komponenten erweitert. Wer die immer wieder zu beobachtenden Schwierigkeiten, Unsicherheiten und Fehldiagnosen der heute verwendeten Condition-Monitoring-Systeme kennt, kann den hohen Anspruch an ein „Condition Monitoring 4.0” ermessen und die noch zu erledigenden Aufgaben auf dem Weg dorthin erahnen. Anhand von Beispielen der angewandten Diagnose an Maschinen und Anlagen der Tagebautechnik und der Kraftwerkstechnik soll aufgezeigt werden, wie die Maschinendiagnose durch Herleitung treffsicherer Zustandsinformationen die Festlegung angemessener Instandhaltungsentscheidungen für eine verlässliche Produktionsplanung unterstützt und ermöglicht und so heute schon in eine Instandhaltung 4.0 eingebunden werden könnte.
2 Auswahl von Instandhaltungsstrategien
Die technische Verfügbarkeit der Fördergeräte und Förderanlagen in den Braunkohletagebauen der RWE Power AG liegt heute bei über 85 %, der mittlere produktionsorientierte Zeitgrad bei ca. 55 % und der mittlere Lastgrad bei ca. 80 %. Da die technische Verfügbarkeit deutlich über dem Zeitgrad liegt, kann der aktuelle Einsatz der Anlagen in enger Anlehnung an den immer volatileren „Strommarkt” gesteuert werden, um so zusätzliche Erlöse zu generieren bzw. Energiekosten zu reduzieren. Der mittlere Leistungsbedarf aller Tagebauanlagen beträgt 440 MW, der Jahresbedarf variiert zwischen 220 und 520 MW und wird durch Strom aus unternehmenseigenen Kraftwerken gedeckt, der dann nicht mehr zum Verkauf zur Verfügung steht.
