„CompWatch“ ein neuer Ansatz bei der Kompressorenüberwachung

Eine Schlüsselbranche der Industrie für die Aufrechterhaltung und Absicherung von Prozessen ist die Instandhaltung. Viele Technologien der Instandhaltung sind konservativ ausgerichtet. Das betrifft sowohl Planungsintervalle als auch Prüftechnologien. In den letzten Jahren hat es zahlreiche Aktivitäten in Industrie 4.0 zur Ausrichtung sowie viele Neuentwicklungen gegeben. Diese sind für die zukünftigen Instandhaltungsstrategien und ‑technologien von großer Bedeutung. Dazu zählen beispielsweise die immer größere Vielfalt an Sensoren, eine leistungsfähige IT und die zugehörige Infrastruktur. Eine immer wichtigere Rolle spielen auch die Möglichkeiten, die maschinelles Lernen und Verfahren der Industriemathematik bieten. Dieses Potenzial ist zum großen Teil für die Instandhaltung nicht erschlossen.

Die Übertragung dieser Technologien auf spezielle Fragestellungen erfordert genauere Kenntnisse über die jeweilige Branche und über die Abläufe in der Instandhaltung.

In fast allen Industrieunternehmen spielen Kompressoren in der Bereitstellung von Druckluft eine zentrale Rolle. Eine Zustandsverschlechterung und ein Ausfall der Kompressoren hat sowohl prozesstechnisch als auch sicherheitstechnisch große nachteilige Auswirkungen. Der ökonomische Schaden kann den Anschaffungspreis der Kompressoren um ein Mehrfaches übersteigen.

Komprimierte Luft ist eine sehr teure Energieform (mit einem Preis von 2,5 ct/m³ Luft). Hinzu kommt, dass Kompressoren 95 % der verwendeten Energie in Wärme umsetzen.

Oft lassen sich beginnende Schäden von Kompressoren erst im Stillstand bewerten. Typische Ausfallteile sind Lager, Keilriemen, Magnetventile, Thermostatventil, Ansaugfilter und Kühler.

Für die Überwachung der Kompressoren während des Betriebes gibt es bisher kaum geeignete Verfahren, welche eine Warnung ausgeben und zusätzlich das betroffene Teil identifizieren. Erfahrene Techniker erfassen oft mit Gehör und anderen Sinnen kleinste Abweichungen vom Normalbetrieb. Das findet jedoch keine Widerspieglung bei der sensorischen Erfassung der Betriebsbedingungen.

Die Leistungsfähigkeit und die menschliche Erfahrung kann schon heute durch automatisierte Prüfbewertungen nachvollzogen werden. Dazu sind lediglich verschiedenartige Sensoren nötig.

Generell liefern Akustik und Vibration wertvolle Informationen über den Zustand des Aggregats. Die vom Normalzustand abweichende Information ist durch den vom Betriebszustand erzeugten Signalanteil überdeckt. Die Nutzung „einfacher“ Signalanalyseverfahren (Schwellwerte, Spektrallinien, Spektrogramme) führt in der Regel zu keinem befriedigenden Ergebnis in der Auswertung.

Die akustischen Verfahren stellen die wichtigste Datenquelle dar. Für den Abgleich zwischen Soll- und Istzustand des Aggregates ist es notwendig, auch andere physikalische Betriebsdaten zu erfassen. Beispielsweise Temperaturen (Umgebung, Eingang, Öl), Stromaufnahme und Druckverhältnisse.

Aktuell haben die Petko GmbH (ein Geschäftstfeld ist der Maschinen- und Kompressorenservice), die SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbH als Spezialist auf dem Gebiet der technischen Akustik und das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS mit langjähriger Erfahrung auf den Gebieten der akustische Diagnose, künstliche Intelligenz und maschinellem Lernen beim Bundesministerium  für Bildung und Forschung (BMBF) eine Projektskizze eingereicht, die dieses Thema beinhaltet.

Das Vorhaben „CompWatch“ greift einen völlig neuen Ansatz bei der Kompressorenüberwachung auf. Das zu entwickelnde Frühwarnsystems soll auf Basis akustischer Signaturen (Vibration, Luftabstrahlung, Ultraschall) der Kompressoren in Verbindung mit weiteren Prozess- und Umgebungsparametern (Temperatur, Druck etc.) basieren. Es sollen Veränderungen im Kompressor frühzeitig, also vor einem möglichen Ausfall, erkannt und eine Warnung ausgeben werden. Ziel ist die Zuordnung des zu erwartenden Ereignisses zu einem typischen Fehlerbild. Damit soll bereits das Ersatzteil beschafft werden können, bevor ein Ausfall eintritt und der Zeitpunkt und die Länge der Stillstandszeit aktiv bestimmt werden können. Also weg vom Reagieren hin zum Agieren.

In diesem Zusammenhang werden die Themen „Verbesserung der Prozessqualität“ und „Digitalisierung von Produktionssystemen, auf dem Weg zur digitalen Fabrik“ angegangen. Die Integration neuer mathematischer Verfahren, basierend auf einer großen Anzahl von Daten, geliefert durch neuartige Sensoren, ermöglicht die Umsetzung moderner Instandhaltungsstrategien (risikobasierte Verfahren). Es soll der Übergang von festen Serviceintervallen zu ereignisorientiertem Service ermöglicht werden.

Interessenten geben wir gerne unter der Rufnummer der Petko GmbH 03461 43 40 44 weitere Informationen.

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