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Kritische Schwingungen in Walzwerken aufspüren

Success Stories

In Walzanlagen können zahlreiche Schwingungen auftreten, die sich negativ auf Lebensdauer und Zustand der Anlage, aber auch auf die Produktqualität auswirken. Werden Verschleiß und Defekte rechtzeitig erkannt, können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um Ausschuss oder Stillstandszeiten zu reduzieren. In jedem Fall ist es erforderlich, das Schwingungsverhalten der Anlage genau zu kennen und in Beziehung zu weiteren Prozessdaten aus der Anlage zu setzen.

User interface and rolling mill coils

In einem Kaltwalzwerk wurde das Prozessdatenaufzeichnungssystem ibaPDA bereits zur Prozessanalyse eingesetzt, die Schwingungsmessdaten jedoch separat ausgewertet. Mit ibaInSpectra als Add-On zum ibaPDA-System lassen sich die erfassten Schwingungssignale in definierten Frequenzbereichen auswerten und gleichzeitig Prozesse mit allen Maschinen-, Material- und Qualitätsdaten überwachen.

Automatische Alarmierung

in Echtzeit bei Grenzwertüberschreitung

Einfache Integration

in das bestehende iba-System

Minimierung von Fehlalarmen

durch Berücksichtigung der Prozessparameter

Die Technik

Kaltwalzanlagen verfügen über ein komplexes Schwingungsverhalten aus Eigenschwingungen der Anlagenmechanik sowie Anregungen aus Getriebe oder Lagern aber auch durch Defekte. Ziel der Überwachung ist es, Schwingungen, die von Fremderregung oder Fehlern verursacht werden, zu erkennen. Im konkreten Fall geben Beschleunigungssensoren an den Einbaustücken, die zur Lagerung der Walzen dienen, Aufschluss über das Schwingungsverhalten des gesamten Gerüstes. Im Normalbetrieb bewegen sich die Eigenschwingungen des Gerüstes im Niederfrequenzbereich. Hochfrequente Schwingungen deuten auf Fremderregung hin. Mit ibaInSpectra können diese Schwingungen konkreten Bauteilen zugeordnet werden.

Das ibaMS8xIEPE tastet die Werte der Schwingungssensoren mit bis zu 40 kHz mit 16 fachem Oversampling ab und stellen diese dem ibaPDA-System in digitalisierter Form zur Verfügung. Mit ibaInSpectra-Expert Modulen können diese Daten in Echtzeit einer frei konfigurierbaren Frequenzbandanalyse unterzogen werden. Für jedes Frequenzband werden Kennwerte, wie Peak, RMS und Peak-Frequenz ermittelt. Zeitsynchron zeichnet das System Daten aus der Anlage wie Geschwindigkeit, Walzkraft, Drehmoment, etc. auf. Aus den Kennwerten des Frequenzbandes und den Prozessdaten lassen  sich Rückschlüsse auf die Ursache der unerwünschten Schwingung ziehen.

Um die Schwingungen in vertretbaren Grenzen zu halten, kann ibaInSpectra über die integrierte Alarmierungsfunktion schwingungsrelevante Prozessparameter auch online variieren. Zusätzlich werden die Messdaten mit ibaQPanel auf dem Steuerstand der Leittechnik in Echtzeit visualisiert. Dies ermöglicht dem Bediener, zielgerichtet auch manuelle Eingriffe anzustoßen.

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Günter Spreitzhofer

Nur mit der einzigartigen Kombination einer vollwertigen Schwingungsüberwachung mit den Prozessdaten, kann man Schwingungen in komplexen Anlagen verstehen.

Günter Spreitzhofer
Application & Consulting, iba AG

Verwendete Funktionen

Die folgenden Funktionen des iba-Systems werden in dieser Success Story verwendet.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Kritische Schwingungen lassen sich durch hochauflösende Erfassung und frequenzbasierte Analyse identifizieren. Mit ibaPDA in Kombination mit ibaInSpectra werden Schwingungssignale in definierten Frequenzbändern ausgewertet. Dadurch können niederfrequente Eigenbewegungen von hochfrequenten, fehlerbedingten Anregungen unterschieden werden. Die Zuordnung zu spezifischen Komponenten ermöglicht eine gezielte Ursachenanalyse.

Eine fundierte Diagnose erfordert die zeitsynchrone Erfassung von Schwingungs- und Prozessdaten. ibaPDA stellt sicher, dass Parameter wie Walzkraft, Drehmoment oder Geschwindigkeit im gleichen Zeitkontext vorliegen. Mit ibaInSpectra werden daraus frequenzbasierte Kennwerte berechnet. Diese Kombination ermöglicht eine präzise Interpretation der Schwingungsursachen.

Fehlalarme entstehen häufig durch fehlende Kontextinformationen aus dem Prozess. Durch die Integration von Prozessdaten in die Schwingungsanalyse mit ibaInSpectra können Grenzwerte abhängig vom Betriebszustand bewertet werden. ibaPDA liefert die notwendigen Kontextdaten. Dadurch wird die Alarmierung deutlich präziser und robuster gegenüber variierenden Betriebsbedingungen.

Eine effiziente Integration erfordert kompatible Schnittstellen und modulare Erweiterungen. ibaInSpectra lässt sich als Add-on direkt in ibaPDA integrieren. Dadurch können bestehende Datenerfassungsstrukturen weiter genutzt werden. Die Erweiterung erfolgt ohne zusätzliche Insellösungen oder Systembrüche.

Schwingungskennwerte können genutzt werden, um Prozessparameter direkt zu beeinflussen. ibaInSpectra ermöglicht eine Echtzeit-Alarmierung bei Grenzwertüberschreitungen. In Kombination mit ibaQPanel werden die Daten dem Bediener unmittelbar visualisiert. Dadurch können sowohl automatisierte als auch manuelle Anpassungen zur Stabilisierung des Prozesses erfolgen.

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