Ultraschall-, Schwingungs- und Temperaturanalyse bilden die Basis des Condition Monitorings von Motoren, Pumpen, Spindeln und Getrieben. Im unbeschädigten Zustand zeigen diese Aggregate stabile Muster ihrer Betriebsgrößen. Korrosion, Schmiermittelmangel oder Spiel an Wellen und Lagern verändern die Signale. Frühe Erkennung und Behebung dieser Abweichungen verlängern die Verfügbarkeit der Produktionsanlage und senken Reparatur- und Stillstandskosten.
Viele Industrieanlagen bestehen jedoch aus einer Mischung historisch gewachsener und moderner Technik, die unterschiedlich mit Sensorik und Automatisierung ausgestattet ist. Eine komplette Überwachung fehlt häufig. Und in der Vergangenheit war das Nachrüsten kleinerer oder älterer Aggregate oft nicht wirtschaftlich, weil Sensoren und Montage aufwendig und teuer waren. Das hat sich mit den Fortschritten in der Funkdatenübertragung geändert. Mehrere Technologien haben Marktreife und Verlässlichkeit erreicht, sodass nun auch schwer zugängliche Orte mit günstigen, nicht-invasiven, kabellosen und batteriebetriebenen Sensoren ausgestattet werden können.
Die Schwingungsanalyse basiert traditionell etwa auf monatlichen Routen: Ein Spezialist besucht die Anlage, koppelt ein tragbares Messgerät an definierte Punkte und wertet die Daten anschließend aus. Diese Methode funktioniert, solange sich Defekte langsam entwickeln. Eskalieren Schäden innerhalb weniger Tage, stößt das Vorgehen an Grenzen. Eine höhere Messfrequenz wäre die logische Antwort, ist aber wirtschaftlich schwer darstellbar, weil jeder zusätzliche Rundgang Personal-, Analyse- und Berichtskosten erhöht.
Funk-Retrofit
LoRaWAN, Narrowband-IoT und industrielle Mesh-Netze ermöglichen es, Sensoren unabhängig von Leitungswegen zu installieren und jahrelang mit einer Batterie zu betreiben. Unter diesen Standards hat sich LoRaWAN für Condition Monitoring Aufgaben als besonders geeignet erwiesen. Die Funkprotokolle sind auf kleine Datenpakete optimiert und erreichen in Hallen Reichweiten von mehreren hundert Metern, im Außenbereich sogar ein bis drei Kilometer. Oft reicht ein kostengünstiges Gateway aus, um einen gesamten Produktionsbereich abzudecken. Gleichzeitig ist der Strombedarf deutlich geringer als bei anderen Funkstandards. Die Sensoren können mehrere Jahre mit Lithium-Batterien betrieben werden. Im Gegensatz zu Narrowband-IoT benötigt LoRaWAN zudem kein Mobilfunkabonnement, da es ein offenes Funkspektrum im 868MHz-Bereich nutzt und somit sowohl aus Kosten- als auch aus Datenschutzsicht vollständig in der Hoheit des Betreibers bleibt. LoRaWAN kann zudem Stahl- oder Betonstrukturen zuverlässiger durchdringen als Mesh-Netze. Ein entsprechendes Gateway benötigt lediglich Strom sowie eine Ethernet- oder Mobilfunk-Verbindung und ist sofort betriebsbereit. Die Schwingungssensoren werden auf den Lager- oder Gehäuseflächen verschraubt oder aufgeklebt und liefern bereits während der Installation erste Messwerte. Übersteigt eine Abweichung den voreingestellten Grenzwert, löst die Plattform automatisch einen Alarm aus. Monatliche Stichproben entfallen.
Lebensdauer verlängern
Die Kombination aus vernetzten Sensoren und kontinuierlicher Überwachung unterstützt sowohl die Instandhaltung als auch die Produktion. Ursachen für Probleme lassen sich identifizieren und rechtzeitige Reparaturen planen. Zudem wird sichtbar, wenn Anlagen außerhalb optimaler Einstellungen betrieben werden. Und auch die Bearbeitung von Werkstücken außerhalb der Spezifikation spiegelt sich in der Schwingungsanalyse wider. Mit der gleichen Funktechnologie und Datenplattform können dann auch Anwendungen wie Füllstands-, Druck- und Ventilstellungsüberwachung, sowie Energiemonitoring umgesetzt und an Bestandssysteme angebunden werden.
