04505 Schwingungsmessung an einer Tandemstraße im Kaltwalzwerk
Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und Qualitätssicherung mittels Zustandsüberwachung
Dieser Praxisbericht über die implementierten Überwachungslösungen an einer Tandemstraße im Kaltwalzwerk demonstriert die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Condition Monitoring mittels Schwingungsdiagnose und deren Nutzen für den Anlagenbetreiber. von: |
1 Einführung
Hintergrund
Die jährlichen Instandhaltungskosten von industriellen Großanlagen, wie z. B. in der stahlverarbeitenden Industrie, liegen zwischen fünf und zehn Prozent des ursprünglichen Investitionswerts und sind damit ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor. Neben regelmäßigen zeit- oder betriebsstundenabhängigen Revisionen (vorbeugende Instandhaltung) werden heute noch viele Instandhaltungsmaßnahmen erst nach einem Schadensfall durchgeführt. Diese Strategie ist bei redundanten oder wenig ausgelasteten Anlagen durchaus sinnvoll, jedoch keinesfalls bei Engpassaggregaten, die eine hohe Verfügbarkeit erfordern.
Die jährlichen Instandhaltungskosten von industriellen Großanlagen, wie z. B. in der stahlverarbeitenden Industrie, liegen zwischen fünf und zehn Prozent des ursprünglichen Investitionswerts und sind damit ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor. Neben regelmäßigen zeit- oder betriebsstundenabhängigen Revisionen (vorbeugende Instandhaltung) werden heute noch viele Instandhaltungsmaßnahmen erst nach einem Schadensfall durchgeführt. Diese Strategie ist bei redundanten oder wenig ausgelasteten Anlagen durchaus sinnvoll, jedoch keinesfalls bei Engpassaggregaten, die eine hohe Verfügbarkeit erfordern.
Die Marktsituation in der stahlverarbeitenden Industrie ist geprägt von steigenden Preisen für die Primärrohstoffe Eisenerz und Kokskohle, deutlich stärker schwankenden Rohstoffpreisen und wesentlichen Energie- und Umweltkosten. Die fehlende Möglichkeit, die höheren Produktionskosten an den Kunden weiterzugeben, fordert der stahlverarbeitenden Industrie ein hohes Maß an Optimierung ab – auch in der Instandhaltung. So müssen Wege gefunden werden, um ungeplante Stillstände zu vermeiden, die zu erheblichen Kostensteigerungen in der Produktion führen.
Schwingungsdiagnose
Eine effektive Methode, um die Verfügbarkeit zentraler Produktionsanlagen zu erhöhen, ist eine zustandsbezogene Instandhaltungsstrategie. Bei dieser wird Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) eingesetzt, um Wartungs- und Reparaturarbeiten abhängig vom tatsächlichen Abnutzungsgrad einer Anlage bzw. einer Komponente durchzuführen. Um den gegenwärtigen Anlagenzustand zu ermitteln und abhängig von diesem zu entscheiden, ob eine Instandhaltungsmaßnahme durchzuführen ist, kommen verschiedene Messverfahren wie die Schwingungsdiagnose, Thermografie oder Ölanalysen zum Einsatz. Insbesondere mit der Schwingungsdiagnose können Schäden an Wälzlagern und Getriebeverzahnungen zu einem sehr frühen Zeitpunkt erkannt und Vorwarnzeiten von mehreren Monaten realisiert werden.
Abb. 1: Schadenserkennung mit verschiedenen Messverfahren wie Schwingungsmessung, Ölanalyse, Temperaturmessung
Eine effektive Methode, um die Verfügbarkeit zentraler Produktionsanlagen zu erhöhen, ist eine zustandsbezogene Instandhaltungsstrategie. Bei dieser wird Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) eingesetzt, um Wartungs- und Reparaturarbeiten abhängig vom tatsächlichen Abnutzungsgrad einer Anlage bzw. einer Komponente durchzuführen. Um den gegenwärtigen Anlagenzustand zu ermitteln und abhängig von diesem zu entscheiden, ob eine Instandhaltungsmaßnahme durchzuführen ist, kommen verschiedene Messverfahren wie die Schwingungsdiagnose, Thermografie oder Ölanalysen zum Einsatz. Insbesondere mit der Schwingungsdiagnose können Schäden an Wälzlagern und Getriebeverzahnungen zu einem sehr frühen Zeitpunkt erkannt und Vorwarnzeiten von mehreren Monaten realisiert werden.
Dies macht Wartungsmaßnahmen planbar und hilft, teure und ungeplante Maschinenstillstände zu vermeiden. Außerdem trägt die Schwingungsdiagnose zur Qualitätssicherung bei. Sie hilft, Schäden am Endprodukt, die als direkte Folge eines Wälzlagerschadens entstehen, sowie qualitätsbeeinträchtigende Vibrationen aufgrund von Maschinenresonanzen zu vermeiden.
Reconditioning
Die Zustandsüberwachung mittels Schwingungsdiagnose ermöglicht es zudem, Lagerdefekte so frühzeitig zu erkennen, dass die Wälzlager mit geringem Aufwand und somit wirtschaftlich aufbereitet werden können. Das sogenannte Reconditioning ist ein definierter Prozess zum Erhalt und zur Verlängerung der Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von gebrauchten Wälzlagern. Werden verwendete Wälzlager rechtzeitig ausgetauscht, können diese durch entsprechende Reinigung und Aufbereitung wieder in einen voll funktionsfähigen Zustand gebracht werden.
Die Zustandsüberwachung mittels Schwingungsdiagnose ermöglicht es zudem, Lagerdefekte so frühzeitig zu erkennen, dass die Wälzlager mit geringem Aufwand und somit wirtschaftlich aufbereitet werden können. Das sogenannte Reconditioning ist ein definierter Prozess zum Erhalt und zur Verlängerung der Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von gebrauchten Wälzlagern. Werden verwendete Wälzlager rechtzeitig ausgetauscht, können diese durch entsprechende Reinigung und Aufbereitung wieder in einen voll funktionsfähigen Zustand gebracht werden.
Die praktische Anwendung der oben dargestellten Maßnahmen zur Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit, zur Qualitätssicherung und zur Senkung der Instandhaltungskosten werden im Folgenden am Beispiel einer Tandemstraße dargestellt, die bei einem der weltweit führenden Hersteller von Flachstahl installiert ist (s. Abb. 2). Zur Überwachung dieser Tandemstraße kommt eine umfassende Online-Condition-Monitoring-Lösung von Schaeffler zum Einsatz.