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wlb - Wasser, Luft und Boden 2/2016

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IFAT I SPECIAL Smarte

IFAT I SPECIAL Smarte Drucklufterzeuger Industrie 4.0 für die Drucklufterzeugung Marcus Jungkunst, Daniela Koehler Vom unvollständigen Einzelgerät geht die Entwicklung zur vollständig vernetzten Komplettstation, die Daten liefert, die überall bequem abrufbar und auswertbar sind: Industrie 4.0 hält Einzug im Gebläsebereich und soll höchste Energieeffizienz und Kostenersparnis bringen. block, Kraftübertragung, Motor, Schalldämpfer sowie Ventilen), hin zu vollständigen Maschinen (mit integrierter Vollüberwachung, elektrischem Leistungsteil wie zum Beispiel Frequenzumrichter und der Möglichkeit zur umfassenden Kommunikation von Betriebs- und Zustandsdaten) Dies gilt sowohl für innovative Drehkolben- als auch für Schraubengebläse. Optimaler Betrieb Durch die Steuerungen und die Komplettbauweise sind diese Maschinen inzwischen auch kompatibel mit den Absichten, die sich hinter dem Begriff Industrie 4.0 verbergen. Diese Umwälzung in der Industrieproduktion erfordert als Grundlage die Möglichkeit einer umfassenden Kommunikation von Maschine zu Maschine beziehungsweise mit einem übergeordneten Prozessleitsystem im Rahmen der fortschreitenden Vernetzung und Digitalisierung. Ziel ist eine flexiblere Ansteuerung der Maschine sowie die Diagnostik deren Betriebs-und Zustandsdaten in Echtzeit (sogenanntes Condition Monitoring), um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten und vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) zu betreiben. Zusätzlich zu den integrierten Gebläse- Steuerungen kommen nun auch maschinenübergreifende Verbundsteuerungen auf den Markt. Diese sind bereits aus dem Bereich der industriellen Drucklufterzeugung bekannt und werden künftig auch bei Gebläse-Stationen ihren Einsatz finden. Letztendlich ist für den Betreiber einer Station nicht nur ein störungsfreier Betrieb interessant, sondern es geht darum, die Prozessluftversorgung langfristig sicher und effizient am Laufen zu halten, bei gleichzei­ Industrie 4.0 bedeutet, dass alle Komponenten einer Station optimal aufeinander abgestimmt und gesteuert, am Bedarf des Kunden orientiert, arbeiten. Aus dem Prozess werden durch Echtzeitüberwachung Daten gewonnen, übertragen und ausgewertet. Die Ergebnisse dienen dazu, potenzielle Störungen frühestmöglich vorauszusehen und ihnen durch rechtzeitiges Eingreifen zuvorzukommen. Außerdem ermöglichen die Daten eine weitere Verbesserung der Produkte und – falls sich beim Kunden in der Produktion Veränderungen ergeben – eine möglichst schnelle Anpassung und Optimierung der Anlage. Dies erfordert vor allem eines: Kommunikation. Sowohl zwischen Menschen, als auch zwischen Maschinen, und – im Fall von Industrie 4.0 – zwischen Maschine und Mensch. Möglich geworden ist dies im Gebläsebereich erst durch die Weiterentwicklung von ehemals sogenannten unvollständigen Maschinen (bestehend aus Verdichtertig möglichst geringen Kosten. Nicht nur die Höhe der Energiekosten spielt dabei eine Rolle. Schäden am Gebläse, die durch mangelnde Wartung oder Überlastung zustande kommen, haben häufig weitreichende finan zielle Folgen. Oftmals ist heute noch der Status quo in Gebläse-Stationen alles andere als automatisiert und flexibel anpassbar. Nach wie vor versorgen eine Vielzahl von Gebläsen Prozesse mit Druckluft, ohne nennenswert überwacht zu sein. Der Zustand von Ansaugfiltern in den Gebläsen, der Getriebeölstand, Betriebsdruck und eventuell auch die Verdichtungsendtemperatur werden bestenfalls in turnusgemäßen Rundgängen von dem Wartungspersonal visuell erfasst und protokolliert. Gleichzeitig steht immer weniger Personal oder Fachwissen über Drucklufttechnik vor Ort zur Verfügung. Der Ansatz von Industrie 4.0, eine nahezu vollständige und automatische Überwachung möglichst von einem zentralen und leicht zugänglichen Ort aus zu liefern, bietet daher viele Möglichkeiten bestehende und auch neue Stationen im Hinblick auf Energie- und Lebenszykluskosten zu optimieren. Schlüsselfaktoren Neuartige Drehkolben- und Schraubengebläse sind inzwischen so ausgerüstet, dass sie die Voraussetzungen für Industrie 4.0-Dienstleistungen erfüllen können. Autoren: Dipl.-Ing. Marcus Jungkunst, Produkt support, Dipl. Betriebswirtin Daniela Koehler, Pressesprecherin, beide Kaeser Kompressoren SE, Coburg 40 wlb 2/2016

SPECIAL I IFAT Integrierte Steuerungen ermöglichen es, dass eine Vielzahl von Informationen über den Betriebs- und Wartungszustand des Gebläses in eine Richtung ausgelesen werden können und umgekehrt das Gebläse in die andere Richtung ferngesteuert (Start- Stopp, Drehzahl, Druck) werden kann. Als Analogwerte können z. B. der Ansaug-, End- und Differenzdruck oder der Druckabfall am Ansaugfilter in Echtzeit ausgelesen werden. Jedem dieser Werte sind Schwellwerte für die Meldung einer Warnung und Störung hinterlegt, die auch in das Prozessleitsystem mittels Busprotokoll implementiert werden können und so die Möglichkeit für eine bequeme und einfache Überwachung bieten. Hinzu kommen noch Zähler für die Betriebsstunden der Maschine und deren Einzelkomponenten. Den Wartungsteilen sind auch Zeitintervalle hinterlegt, die nach Ablauf eine Wartungsmeldung generieren. Zustandsgrößen wie zum Beispiel Maschine aus, startbereit, Betrieb und Störung liegen ebenfalls auf dem Prozessabbild. Mehr als nur Information Im Falle der Schüttgutförderung kann die Information über einen plötzlichen Druckanstieg am Gebläse dazu dienen, der Gefahr einer Pfropfenbildung durch kurzzeitige Reduzierung der aufgegebenen Schüttgutmenge entgegenzuwirken. Umgekehrt kann die Leitwarte die Maschine in den gewünsch - ten Betriebszustand versetzen und diverse Steuer- und Regelarten an- und abwählen. Die Vorgabe einer externen Solldrehzahl für das Gebläse ist im Rahmen einer Fern- Drehzahlsteuerung genauso möglich, wie die Regelung von Prozessgrößen, da moderne Gebläse-Steuerungen auch über einen integrierten, leicht parametrierbaren PI-Regler verfügen. Die übergeordnete Verbundsteuerung sorgt dann später dafür, dass zum einen die Gebläse untereinander optimal aufeinander abgestimmt arbeiten, zum anderen gibt sie die Daten zu Analysezwecken weiter. Kommt es dennoch zu einer Störung, so lässt sich aus der gesammelten Datenhistorie Ursachenforschung betreiben, um künftigen Störfällen vorzubeugen. Ein weiterer Vorteil des Trends von unfertigen Maschinen hin zu vollständigen, betriebsfertigen, smarten und kommunikativen Maschinen ist die Rechtssicherheit. Wurden in der Vergangenheit Maschinenteil-Komponenten vor Ort zu einer vollständigen, betriebsfertigen Maschine zusammengeführt und in Betrieb versetzt, so fordert die Europäische Maschinenrichtlinie 2006/42/EG inzwischen ein Konformitätsbewertungsverfahren als Basis für die CE- Kennzeichnung des fertigen, kompletten Produktes. Derjenige, der die unfertigen Teilkomponenten am Ende komplettiert, begibt sich im Grunde in die Rolle des Maschinenherstellers mitsamt notwendiger Risikoanalyse, Dokumentation und der dazu gehörigen Rechtsvorschriften. Smarter im Sinne von Industrie 4.0 und der ganzheitlichen Betrachtung von Anlagen ist es, den Aufwand für die Planung, Dokumentation, Messung und Zertifizierung von Teilsystemen gering zu halten, um sich stattdessen auf die geschickte Vernetzung bereits fertiger Systeme, deren Daten- Steuerungen, die in die Gebläse integriert sind, ermöglichen es, die gewonnenen Daten zu nutzen erfassung und logische Auswertung zu konzentrieren. Dann kann der Betreiber sich sicher sein, den notwendigen Überblick zu haben, um die Prozesse sicher und wirtschaftlich am Laufen zu halten. Halle A1, Stand 143/242 www.kaeser.com BSK ® -Turbine.d de Der Oberflächenbelüfter 30. Mai–3. Juni 2016 MESSE MÜNCHEN Besuchen Sie uns: Halle A2, Stand 315 Biogest International ® GmbH |Berthold-Haupt-Str. 37 |0 1257 Dresden |Phone: +49 (351) 316 86 -0 |Fax: +49 (351) 316 86 -86 |E -Mail: info@biogest-international.de biogest.indd 1 28.04.2016 10:38:02 wlb 2/2016 41