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Optimierung eines Condition Monitoring Systems

mit ibaInSpectra und ibaRotate

Vorteile

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Automatisierte Berechnung

von Kennwerten

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Optimales Verständnis

durch Kombination von Prozess und Schwingungsanalyse

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Ursachenanalyse

 für eine proaktive Instandhaltung

Das Projekt

Ein Condition Monitoring System (CMS) soll den Verschleiß zweier Motoren überwachen. Das CMS berechnet hierzu in regelmäßigen Abständen zu bestimmten Messbedingungen Kennwerte, die als Zustandsindikatoren der einzelnen Bauteile dienen, und zeichnet diese als Langzeittrend auf.

Nach einer Testphase zeigt sich, dass auf Grund der Gegebenheiten vor Ort die standardmäßigen Berechnungen und Einstellungen des CMS keine verlässlichen Kennwerte für die Verschleißerkennung lieferten. Diesem Phänomen galt es nun, auf den Grund zu gehen. Mit den iba-Tools zur Schwingungsanalyse wurden deshalb die aufgezeichneten Trends und Rohdaten genauer analysiert, um das Condition Monitoring System so anzupassen, dass es zuverlässige Kennwerte liefert.

Die Analyse

In den Langzeittrends stiegen die Kennwerte zu manchen Zeitpunkten um mehr als Faktor 10 an. Dabei war jeder Kennwert zu anderen Zeitpunkten betroffen. Ein zeitlicher Zusammenhang war nicht zu erkennen. Die Darstellung der Kennwerte als X/Y-Diagramm in ibaAnalyzer zeigte jedoch deutliche Auffälligkeiten. Die berechneten Kennwerte wurden dabei nach der Geschwindigkeit, zu der sie aufgezeichnet wurden, sortiert dargestellt. Im X/Y-Diagramm war nun zu erkennen, dass bestimmte Kennwerte besonders in speziellen Geschwindigkeitsbereichen erhöht waren.

 Deshalb wurden die Rohdaten einer DAT-Datei genauer auf geschwindigkeitsunabhängige Frequenzen untersucht. Tatsächlich war in ibaRotate eine hohe Frequenz inklusive zweier Harmonischer erkennbar. Deren Ursache ließ sich zwar klären, jedoch aus technischen Gründen nicht beheben.

Die Lösung

Mithilfe der Markerfunktion in ibaRotate konnte bewiesen werden, dass die Bänder, die für die Berechnung der Kennwerte herangezogen wurden, diese hohe Frequenz oder eine der Harmonischen schneiden - und zwar genau in den Geschwindigkeitsbereichen, in denen die Kennwerte überhöht waren. Die Messbedingungen und Berechnungsvorschriften der Kennwerte wurden daraufhin so optimiert, dass diese Frequenz nicht mehr in den Bändern lag, die zur Berechnung der Kennwerte herangezogen wurden.

Schließlich war es auf Grund dieser Anpassungen noch erforderlich, die Alarmschwellen zu überprüfen und neu zu setzen. Im nächsten Schritt wurden daher die aktuellen Zustände der überwachten Komponenten auf Basis der Rohdaten analysiert. Für eine bessere Übersicht wurde mithilfe des Vold-Kalman-Filters die geschwindigkeitunabhängige Frequenz und ihre Harmonischen eliminiert. Im Rahmen der Analyse konnte noch eine zusätzliche Erkenntnis gewonnen werden: In der Wasserfalldarstellung ohne die dominanten Frequenzen wurde ein sich entwickelnder Schaden an einer anderen Maschine entdeckt, von der sich ein geringes Schwingungslevel auf die überwachte Maschine übertragen hatte.

Letztendlich galt es noch zu ermitteln, in welchem Bereich nun die Kennwerte liegen, die durch die neuen Berechnungen zu erwarten waren. Dabei half eine Simulation mit ibaInSpectra auf Basis eines Play­backs der gemessenen Daten. Mithilfe der Simulation konnten die Alarmwerte ohne Lernphase zuverlässig berechnet werden. Mit der so angepassten Konfiguration ist das Condition Monitoring System optimal auf die Anlage des Kunden abgestimmt. Das System liefert nun verlässliche Kennwerte und ermöglicht die Validierung des aktuellen Zustands.

"Durch die einzigartige Kombination aus Prozess und Schwingungsanalyse, fällt es mir leicht das Schwingverhalten auch in komplexen Prozessen zu verstehen und zu analysieren."

Christian Reinbrecht
Produktmanager, iba AG

iba-Produkte

ibaAnalyzer-InSpectra

ibaAnalyzer-InSpectra bietet die Funktionalität von ibaInSpectra zur Schwingungsüberwachung offline in ibaAnalyzer. Analysekonfigurationen können zunächst offline in ibaAnalyzer entworfen und getestet und zur Echtzeit-Schwingungsüberwachung an ibaPDA übergeben werden.

Mehr erfahren

Erfahren Sie, wie iba Ihnen hilft, die wachsende technologische Komplexität von automatisierten Prozessen und mechatronischen Systemen zu verstehen und zu meistern