Maximale Netzsicherheit für Offshore-Windenergie
GE Vernova setzt beim Projekt in Sofia auf das iba-System
Mehr erfahren
Prozessstabilität und Datensouveränität durch integrierte Datenanalyse
Schwingungsüberwachung an Walzenschleifmaschinen
Walzenschleifmaschinen gehören zu den Schlüsselsystemen in der Stahl-, Aluminium- und Papierindustrie. Sie stellen sicher, dass Walzen unterschiedlicher Einsatzzwecke (z.B. Arbeits- oder Stützwalzen) die geforderte Geometrie und Oberflächenqualität erreichen und damit die Grundlage für stabile Arbeitsprozesse schaffen. Abweichungen an den Walzen können sich unmittelbar auf die betroffenen und nachgelagerten Produktionsschritte auswirken und die Produktqualität beeinträchtigen.
Mit steigenden Anforderungen an Qualität und Reproduzierbarkeit wächst gleichzeitig der Bedarf an einer umfassenden Überwachung des Schleifprozesses: Unterschiedliche Walzentypen, wechselnde Bearbeitungsaufgaben und enge Toleranzvorgaben erfordern eine präzise Kontrolle, zudem nimmt der Bedarf zu, die Prozessdaten der Walzenschleifmaschinen langfristig zu speichern, auszuwerten und für Optimierungsmaßnahmen nutzbar zu machen.
Während moderne Schleifmaschinen umfangreiche Steuerungs- und Diagnosesysteme enthalten, stehen die dabei erzeugten Daten jedoch häufig nur eingeschränkt für weiterführende Analysen zur Verfügung.
Für Unternehmen, die ihre Daten langfristig archivieren, eigene Auswertungen durchführen oder Condition-Monitoring-Konzepte etablieren möchten, gewinnt deshalb eine offene und herstellerunabhängige Datenarchitektur zunehmend an Bedeutung.
Warum Schwingungen ein wichtiger Qualitätsindikator sind
Der grundlegende Aufbau von Walzenschleifmaschinen ist herstellerübergreifend vergleichbar: Die Walze wird zwischen Spindelstock und Reitstock eingespannt und angetrieben. Je nach Werkstückgröße sorgen Lünetten für eine zusätzliche Abstützung, während der Schleifstock die eigentliche Bearbeitung übernimmt.
Während des Schleifprozesses entstehen unterschiedliche dynamische Belastungen. Rotierende Komponenten, Lagerungen, Antriebseinheiten und die Wechselwirkungen zwischen Schleifscheibe und Werkstück beeinflussen das Schwingungsverhalten der Walzenschleifmaschine. Bereits geringe Veränderungen können Auswirkungen auf Oberflächenqualität, Bearbeitungsergebnis und Stabilität des Schleifprozesses haben.
Schwingungen stellen damit eine wertvolle Informationsquelle dar. Sie liefern nicht nur Hinweise auf den Zustand mechanischer Komponenten, sondern ermöglichen auch Rückschlüsse auf den Schleifprozess selbst. Werden Veränderungen frühzeitig erkannt, können Qualitätsprobleme vermieden und Prozessparameter gezielt angepasst werden.
Gemeinsame Betrachtung von Prozess- und Schwingungsdaten
Für eine aussagekräftige Analyse reicht die isolierte Betrachtung einzelner Messwerte häufig nicht aus. Erst die zeitlich exakte Verknüpfung von Maschinenzuständen, Prozessparametern und Schwingungssignalen ermöglicht eine fundierte Bewertung des Schleifprozesses.
Offene Datenerfassungs- und Analyselösungen wie das iba-System zur Messdatenerfassung und -analyse bieten hierfür die notwendigen Werkzeuge: Mit ibaPDA lassen sich Prozess- und Maschinensignale kontinuierlich aus der Maschinensteuerung erfassen und synchron aufzeichnen. Diese Datensätze stellen alle relevanten Informationen innerhalb einer gemeinsamen Zeitbasis zur Verfügung und bilden die Grundlage für sämtliche weitere Analysen.
Zusätzlich sind Schwingungssensoren an kritischen Maschinenkomponenten installiert, deren hochdynamische Signale über Eingangsmodule des iba-Modulsystem eingelesen werden und in ibaPDA zur Verfügung stehen. Dadurch werden Schwingungsmessungen nahtlos in die bestehende Datenerfassung integriert.
Die Zusammenführung aller Daten in einem gemeinsamen System ermöglicht die exakte Korrelation von Prozessereignissen mit dem tatsächlichen Schwingungsverhalten der Maschine. Ursachen von Auffälligkeiten lassen sich dadurch deutlich schneller identifizieren als bei getrennten Messsystemen.
Effizientes Engineering durch wiederverwendbare Signalstrukturen
Neben der eigentlichen Datenerfassung spielt auch die Effizienz im Engineering eine wichtige Rolle. Gerade bei standardisierten Maschinenkonzepten entstehen häufig ähnliche Signalstrukturen, die in mehreren Projekten verwendet werden können.
Mit ibaPDA lassen sich Signale organisieren und unabhängig von konkreten Steuerungsadressen verarbeiten. Dadurch können bestehende Projektstrukturen einfach auf ähnliche Anlagen übertragen werden.
„Wenn die Möglichkeit besteht, ähnliche Projekte mehrfach umzusetzen, sollte man die Funktion ‘Signal Mapper’ in ibaPDA von Anfang an einsetzen“, erklärt Eugen Graz. „Die Wiederverwendbarkeit der Projekte zahlt sich bereits nach kurzer Zeit aus.“
Bei mehrfacher Anwendung auf vergleichbare Maschinen reduziert dieser Ansatz den Engineering-Aufwand erheblich und sorgt gleichzeitig für eine konsistente und vergleichbare Datenstruktur über verschiedene Anlagen hinweg.
Schwingungsdaten entfalten ihren vollen Nutzen erst dann, wenn sie im Zusammenhang mit Maschinen- und Prozessdaten analysiert werden. Das iba-System bietet eine einheitliche Plattform, die diese Korrelation ermöglicht und Anwendern dabei hilft, Ursachen schneller zu identifizieren, die Prozessstabilität zu verbessern und effektive Strategien zur Zustandsüberwachung zu entwickeln.
Eugen Graz
Application & Consulting Engineer, iba AG
Schwingungsanalyse direkt während des laufenden Betriebs
Die eigentliche Stärke einer integrierten Lösung liegt in der kontinuierlichen Analyse der Schwingungssignale während des laufenden Betriebs. Die erfassten Rohdaten werden dazu zunächst für die jeweilige Analyseaufgabe aufbereitet und auf geeignete Datenraten reduziert.
Mit dem in der Datenerfassungssoftware integrierten Produkt ibaInSpectra lassen sich außerdem unterschiedliche Schwingungskennwerte sowie Frequenzanalysen in Echtzeit berechnen. Neben klassischen FFT-Auswertungen können auch anwendungsspezifische Key Performance Indicators definiert werden, die gezielt auf die Anforderungen des Schleifprozesses abgestimmt sind.
Durch die gleichzeitige Auswertung von Beschleunigungs- und Geschwindigkeitssignalen werden unterschiedliche Frequenzbereiche sichtbar. Dies ermöglicht eine differenzierte Analyse verschiedenster Schwingungsursachen – von mechanischen Unregelmäßigkeiten bis hin zu prozessbedingten Einflüssen.
Besonders wichtig ist dabei die Berücksichtigung des aktuellen Betriebspunktes und Typs der gerade geschliffenen Walze. Nicht jede Betriebsphase einer Schleifmaschine eignet sich gleichermaßen für die Bewertung des Schwingungsverhaltens. Deshalb können Analysen in ibaInSpectra gezielt an bestimmte Bearbeitungsschritte gekoppelt werden. Kennwertberechnungen werden nur dann aktiviert und mit den individuellen Grenzwerten des jeweiligen Walzentyps verglichen, wenn sich der Walzprozess gerade in der spezifizierten Betriebsphase befindet.
Dieser Ansatz verbessert die Aussagekraft der Ergebnisse und reduziert gleichzeitig die Anzahl möglicher Fehlalarme.
Transparente Visualisierung für Betrieb und Prozessanalyse
Damit Analyseergebnisse im Produktionsalltag nutzbar werden, müssen sie verständlich visualisiert werden. Mit ibaQPanel lassen sich wesentliche Prozess-, Maschinen- und Schwingungsdaten in einer gemeinsamen Oberfläche darstellen.
Bewährt haben sich dabei Sonogramme, welche die zeitliche Entwicklung von Frequenzanteilen über längere Zeiträume visualisieren. Ergänzend können aktuelle FFT-Spektren, Prozesswerte sowie wichtige Maschinenparameter wie Schleifscheiben- und Walzendrehzahlen dargestellt werden.
Die gemeinsame Visualisierung aller relevanten Informationen erleichtert die Interpretation komplexer Zusammenhänge. Veränderungen im Schwingungsverhalten können unmittelbar mit bestimmten Prozesszuständen in Verbindung gebracht werden. Dies unterstützt sowohl Anlagenbediener bei der Bewertung des aktuellen Maschinenzustands als auch Prozessingenieure bei der Ursachenanalyse.
Zusätzliche Statusanzeigen ermöglichen darüber hinaus eine schnelle Beurteilung kritischer Zustände im laufenden Betrieb.
Langfristigen Mehrwert aus Daten erschließen
Der Nutzen einer Schwingungsüberwachung endet nicht bei der Echtzeitbewertung. Viele Optimierungspotenziale entstehen erst durch die langfristige Analyse historischer Daten.
Mit ibaHD-Server lassen sich Prozess- und Analysedaten zentral speichern und über lange Zeiträume archivieren. Dadurch entsteht eine durchgängige Datenhistorie, die für Vergleiche, Trendanalysen und weiterführende Untersuchungen genutzt werden kann.
Historische Schleifprofile gleicher Walzentypen können miteinander oder über die Zeit verglichen werden. Prozessverantwortliche erhalten die Möglichkeit, Qualitätsabweichungen nachzuvollziehen, Grenzwerte zu optimieren oder wiederkehrende Muster zu identifizieren.
Gleichzeitig schafft die zentrale Datenhaltung die Grundlage für weiterführende Anwendungen wie Mess- und Qualitätsreports oder datengetriebene Optimierungsprojekte.
Datensouveränität als wichtiger Erfolgsfaktor
Neben den technischen Vorteilen spielt für viele Betreiber vor allem die Datensouveränität eine entscheidende Rolle. Offene Datenerfassungs- und Analysesysteme ermöglichen den uneingeschränkten Zugriff auf sämtliche Prozess- und Schwingungsdaten unabhängig von einzelnen Herstellersystemen.
Ingenieure können eigene Auswertungen erstellen, Analysemodelle entwickeln und neue Fragestellungen untersuchen, ohne auf vordefinierte Berichte oder proprietäre Werkzeuge angewiesen zu sein. Dadurch entsteht ein deutlich tieferes Verständnis der Prozesse und ihrer Einflussgrößen.
Die Kombination aus zentraler Datenerfassung, Echtzeitanalyse und langfristiger Historisierung schafft die Voraussetzung für eine kontinuierliche Verbesserung von Qualität, Prozessstabilität und Anlagenverfügbarkeit.
Die Schwingungsüberwachung an Walzenschleifmaschinen entwickelt sich zunehmend von einer klassischen Zustandsüberwachung zu einem wichtigen Instrument für Prozessverständnis und Qualitätsoptimierung. Entscheidend ist dabei nicht die isolierte Betrachtung einzelner Messwerte, sondern die gemeinsame Analyse von Maschinen-, Prozess- und Schwingungsdaten. Mit dem iba-System steht hierbei eine durchgängige Plattform zur Verfügung, mit der sich diese Anforderungen umsetzen lassen.
Dadurch erhalten Betreiber nicht nur einen detaillierten Einblick in den aktuellen Maschinenzustand, sondern schaffen zugleich die Grundlage für langfristige Prozessoptimierung, Datensouveränität und datenbasierte Condition-Monitoring-Strategien. Die integrierte und automatisierte Schwingungsanalyse wird damit zu einem wichtigen Baustein moderner Walzenschleifanwendungen, bei denen Transparenz, Nachvollziehbarkeit und Prozessstabilität im Mittelpunkt stehen.
- Mit SPSen verbinden
- Anschluss an analoge und digitale Anschlüsse
- Daten isochron erfassen
- Daten nahtlos speichern
- Historische Daten analysieren und durchsuchen
- Historische Daten automatisch verarbeiten
- Prozessdaten und Ereignisse nahtlos speichern
- Datensätze (Signale) vergleichen, quantifizieren, synchronisieren/ausrichten, korrelieren oder aggregieren
- Online-Überwachung von Schwingungen
- Spektralanalyse automatisch erlernen
- Prozesssignale in Echtzeit in benutzerdefinierten HMI-Ansichten anzeigen
- Verwenden spezieller Ansichten für zyklische und rotierende Prozesse, Schwingungen und Netzqualität
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
ibaPDA bietet eine einheitliche Grundlage für die Überwachung von Prozessvariablen und Schwingungssignalen und trägt so zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Schleifqualität bei. Schwingungsdaten können Veränderungen in der Maschinendynamik, den Antriebssystemen, den Lagern sowie im Zusammenspiel zwischen Schleifscheibe und Walze aufzeigen. Selbst geringfügige Abweichungen können auf sich anbahnende Prozessprobleme hinweisen, die die Maßgenauigkeit oder die Oberflächengüte beeinträchtigen könnten.
Durch die Aufzeichnung von Maschinenzuständen, Prozessparametern und Schwingungsmessungen auf derselben Zeitachse können Ingenieure Ereignisse genauer miteinander in Zusammenhang bringen und die Ursachen von Abweichungen besser verstehen. Dieser Ansatz ermöglicht eine schnellere Fehlerbehebung, eine verbesserte Prozessstabilität und zuverlässigere Produktionsergebnisse.
ibaPDA ermöglicht die synchronisierte Erfassung von Maschinensignalen, Prozesswerten und Schwingungsmessungen in einer einzigen Umgebung. Der Hauptvorteil besteht darin, das Maschinenverhalten im Kontext zu bewerten, anstatt isolierte Datenströme zu analysieren.
Wenn sich Schwingungsmuster ändern, lassen sich die entsprechenden Betriebsbedingungen, Drehzahlen und Prozessphasen gleichzeitig überprüfen. Diese Korrelation verbessert die Ursachenanalyse erheblich und erleichtert die Unterscheidung zwischen prozessbedingten Einflüssen und mechanischen Problemen. Dadurch erhalten Wartungsteams und Prozessingenieure tiefere Einblicke in die Maschinenleistung und können Korrekturmaßnahmen effektiver umsetzen.
ibaInSpectra führt eine Schwingungsanalyse in Echtzeit durch und berücksichtigt dabei den aktuellen Betriebszustand der Maschine. Bei Walzenschleifanwendungen führen unterschiedliche Prozessphasen zu unterschiedlichen dynamischen Eigenschaften, weshalb eine kontextbezogene Auswertung unerlässlich ist.
Die Software ermöglicht es, Schwingungsindikatoren und frequenzbasierte Berechnungen ausschließlich während vordefinierter Betriebszustände zu bewerten. Schwellenwerte lassen sich zudem an spezifische Walzentypen und Prozessanforderungen anpassen. Diese gezielte Auswertung verbessert die Zuverlässigkeit der Diagnose, erhöht die Aussagekraft der erzeugten Ergebnisse und trägt dazu bei, unnötige Alarme zu vermeiden, die durch Messungen außerhalb aussagekräftiger Produktionsbedingungen verursacht werden.
ibaQPanel bietet eine einheitliche Visualisierungsumgebung für Prozessparameter, Maschinenzustände und Schwingungsdaten. Durch die Bündelung aller relevanten Informationen können Bediener und Ingenieure komplexe Zusammenhänge schneller nachvollziehen.
Die Visualisierung kann Sonogramme zur langfristigen Frequenzentwicklung, FFT-Spektren zu aktuellen Schwingungseigenschaften sowie wichtige Maschinenparameter wie die Schleifscheiben- oder Walzengeschwindigkeit umfassen. Die nebeneinander angeordnete Darstellung dieser Datensätze erleichtert es, Schwingungsänderungen mit bestimmten Prozessereignissen in Verbindung zu bringen. Dies verbessert die Transparenz im Betrieb und unterstützt eine fundiertere Entscheidungsfindung während der Produktion und bei der Fehlerbehebung.
Der ibaHD-Server ermöglicht die zentralisierte Langzeitspeicherung von Prozess- und Analysedaten, wodurch Unternehmen eine umfassende Betriebshistorie aufbauen können. So wird sichergestellt, dass wertvolle Produktionsinformationen für zukünftige Untersuchungen und Leistungsbewertungen verfügbar bleiben.
Anhand historischer Aufzeichnungen lassen sich Mahlergebnisse ähnlicher Walzentypen vergleichen, wiederkehrende Trends erkennen und Prozessänderungen über längere Zeiträume hinweg bewerten. Diese Transparenz unterstützt Initiativen zur kontinuierlichen Verbesserung, hilft bei der Validierung qualitätsbezogener Entscheidungen und schafft eine zuverlässige Grundlage für datengestützte Zustandsüberwachungsprogramme. Das Ergebnis sind tiefere Einblicke in den Prozess, fundiertere Optimierungsmaßnahmen und eine verbesserte Anlagenverfügbarkeit.
