Online-Überwachungssysteme | Wie wählt man aus?

26. März 2019

PHANTOM® drahtloser Beschleunigungssensor und Temperatursensor zur Online-Zustandsüberwachung von rotierenden Anlagen

Was ist Online-Überwachung?

Online-Überwachung ist der Prozess, permanent montierte Sensoren einzusetzen, um den Zustand einer Maschine regelmäßig zu überprüfen. Die Online-Überwachung sollte mehr als nur Schwingungssensoren umfassen. Da es viele verschiedene Ausfallmodi gibt, ist es am besten, eine Vielzahl von Sensortypen einzusetzen, um die notwendigen Variablen zu überwachen und eine frühzeitige Warnung vor Ausfällen zu gewährleisten.

Online-Überwachungssysteme können kabelgebunden oder drahtlos sein. Mit den jüngsten Fortschritten in der Batterie- und Drahtlosübertragungstechnologie ist die drahtlose Online-Überwachung des Maschinenzustands im Vergleich zu traditionellen kabelgebundenen Lösungen einfacher, kostengünstiger und technologisch fortschrittlicher geworden.

Was ist Schwingungsanalyse?

Die Schwingungsanalyse ist ein sehr nützliches und leistungsstarkes Werkzeug zur Identifizierung von Problemzuständen in einem mechanischen System. Es ist sehr einfach, Probleme in rotierenden Maschinen auf der Grundlage der bekannten Geometrie der rotierenden Komponenten des Systems in Verbindung mit den Betriebsbedingungen zu identifizieren. Der Vergleich der Schwingungsanalyse-Signatur des Systems im Laufe der Zeit mit früheren Messwerten oder bekannten Mustern auf Basis etablierter Branchenparameter und Alarme kann bei der Planung und Terminierung von Wartungsarbeiten helfen.

Verschiedene Arten von Online-Überwachungsparametern:

Die periodische oder zeitbasierte Schwingungsanalyse wird mit einem tragbaren Instrument durchgeführt. Es gibt verschiedene Arten von tragbaren Instrumenten, darunter Gesamtmessgeräte, routenbasierte Datenerfassungsgeräte, Mehrkanal-Datenerfassungsgeräte und mehr. Um mehr über Schwingungsdatenerfassungsgeräte zu erfahren, lesen Sie unseren Artikel: Den besten Schwingungsanalysator finden.

Die Online-Überwachungs-Schwingungsanalyse verwendet ein System dauerhaft montierter Sensoren, um die Aufzeichnung von Schwingungsmessungen ohne menschliche Eingriffe zu ermöglichen. Es gibt zwei Hauptarten der Online-Schwingungsüberwachung: Online-Überwachung und Aufklärungsüberwachung.

Online-Schwingungsüberwachungssysteme:

Systeme zur Online-Überwachungs-Schwingungsanalyse sind Schutzsysteme. Diese Systeme sind typischerweise kabelgebundene Systeme mit dauerhaft montierten Sensoren zum Schutz von Anlagen. Online-Überwachungsschutzsysteme halten den API-Industriestandard (American Petroleum Institute) 670 ein. Diese Systeme sind im Vergleich zu ihren Aufklärungsüberwachungs-Pendants beim Kauf, der Installation und der Wartung sehr teuer.

Systeme zur Aufklärungsüberwachungs-Schwingungsanalyse sind Schwingungsüberwachungssysteme. Diese Systeme gewinnen überwältigend an Popularität, da die Kosten der Technologie weiter sinken.

Diese Systeme waren traditionell auch kabelgebunden, aber mit neuen technologischen Fortschritten übernehmen sie schnell verschiedene drahtlose Optionen. Aufklärungsüberwachungs-Schwingungssysteme sind keine API-Schutzsysteme, sind jedoch sehr gut für die meisten rotierenden mechanischen Geräte geeignet.

Verkabelte Online-Überwachung der Schwingungsanalyse:

Bei der Auswahl des richtigen Systems für Ihre Anwendung sollten einige Schlüsselfaktoren berücksichtigt werden. Befindet sich die zu überwachende Maschine in einer gefährlichen Umgebung? Oder ist sie von Flüssigkeiten umgeben? Wenn ja, sind nur wenige drahtlose Optionen verfügbar, und kabelgebundene Schwingungsanalysesensoren sind wahrscheinlich die einzige Option für die Anwendung.

Ebenso können, wenn die Maschine kritisch ist — bestimmt durch ihr Potenzial, dass Ausfälle die Gesundheit, Sicherheit, Umwelt, Qualität oder Betriebs- und Wartungskosten beeinflussen — kabelgebundene Schwingungsanalyselösungen ausgewählt werden, sofern die Anlage die technischen Anforderungen erfüllen oder übertreffen kann. Um die technischen Anforderungen besser zu verstehen, lesen Sie unseren Artikel: Grundlagen der Schwingungsanalyse.

Drahtlose Online-Überwachung der Schwingungsanalyse:

Bei der Bewertung drahtloser Schwingungsanalysesysteme sollten alle oben genannten Überlegungen berücksichtigt werden. Darüber hinaus sollte man Folgendes in Betracht ziehen:

Netzwerktopologie: Handelt es sich bei dem in Betracht gezogenen System um ein Punkt-zu-Punkt- oder Mesh-Drahtlossystem? Punkt-zu-Punkt-Systeme erfordern eine direkte Kommunikation zwischen jedem Sensor und seinem zugewiesenen Empfänger. In drahtlosen Mesh-Sensorsystemen kommunizieren alle Sensoren miteinander oder mit einer Kombination aus Repeatern und Gateways, um eine erfolgreiche Signalübertragung zu erreichen.

Kommunikationsprotokoll: Welche Kommunikationsprotokolle oder Kombinationen von Kommunikationsprotokollen verwendet das drahtlose System? Könnte dieses Protokoll mit anderen Signalen oder Prozessen innerhalb der Anlage interferieren? Erfüllt das Protokoll oder die Kombination von Protokollen die gewünschten Datentransferanforderungen?

Es gibt viele verschiedene Arten von Kommunikationsprotokollen zu berücksichtigen, darunter unter anderem Bluetooth, Bluetooth Low-Energy (BLE), 900 MHz, Mobilfunk, Wi-Fi, Ethernet, Steuerungssysteme und mehr. Für drahtlose Schwingungsüberwachungssysteme ist der neueste BLE-Standard mit Abstand der beste. Bluetooth Low-Energy ermöglicht einen sehr niedrigen Stromverbrauch, eine sehr hohe Datenübertragungsrate und eine sehr lange erreichbare Datenübertragungsdistanz.

Stromanforderungen: Wie bei jedem System ist es sehr wichtig zu verstehen, welche Stromanforderungen das System haben wird. In vielen industriellen Umgebungen ist 24 VDC die übliche Steuerspannung und 110/220 VAC die übliche Versorgungsspannung. Der Verbrauch ist nicht die einzige Überlegung bei Batteriegeräten, sondern auch bei dauerhaft betriebenen Geräten wie drahtlosen Empfängern. Ein neuer und aufkommender Standard ist 5 VDC, der zufällig die USB-Port-Spannung ist. Dieser neue Standard ist mit Abstand die universellste, am weitesten verbreitete und beste Option für den Verbrauch.

Für batteriebetriebene Geräte wie drahtlose Sensoren ist es wirklich ein Gleichgewicht zwischen Ihren Anforderungen an die Maschinenaufklärung und der Batterielaufzeit. Wi-Fi, 900 MHz, Mobilfunk und herkömmliches Bluetooth sind nicht batterieschonend.

Bluetooth Low-Energy kann mit einer 3,7-V-1/6-D-Zellen-Batterie eine Batterielaufzeit von 4 bis 6 Jahren erreichen und dennoch 3.200 Zeilen Auflösungsmessungen 8-mal täglich aufnehmen. Umgekehrt kann dieselbe Batterie eine Laufzeit von 9 Monaten bis 1 Jahr erreichen, wenn dieselben Auflösungsmessungen alle 10 Minuten durchgeführt werden.

Wie zugänglich sind Ihre Schwingungsanalysedaten?

Offene Datenbanken: Es sind Ihre Daten, Datenbanken sollten vollständig offen sein. Sie sollten ohne Sorge oder Nachteil infolge proprietärer Technologie auf Ihre Daten zugreifen können. Mit unseren PHANTOM®-Systemen können Sie auf Ihre Datenbank mit jeder SQL- oder MySQL-basierten Software zugreifen, was Ihnen die Möglichkeit gibt, sie mit anderer Software wie Scada, Historian und mehr zu verknüpfen.

Sind Sie Entwickler? Nutzen Sie unsere Schwingungsüberwachungssensoren in Ihrem eigenen System. Wir bieten APIs für Entwickler an, um PHANTOM® in ihr eigenes Framework zu integrieren. Die Architektur der APIs von PHANTOM® ermöglicht es Ihnen, auf eine unbegrenzte Anzahl von Sensoren und Gateways zuzugreifen und diese zu steuern, um Alarme und Aufzeichnungszeiten zu konfigurieren.

Welche Sensortypen sind verfügbar?

Es geht nicht nur um Schwingungsanalyse: Obwohl die Schwingungsanalyse ein leistungsstarkes Werkzeug ist, ist sie nicht der einzige Indikator für die frühen Stadien eines Ausfalls. Es ist sehr wichtig, andere Variablen zu berücksichtigen, die gemessen werden sollten, wie Temperatur, Drehzahl, Strom und andere Prozessvariablen wie Druck und Durchfluss. Die neueste Technologie wie die des PHANTOM® Systems bietet die größte Vielfalt an Sensoreingabetypen, einschließlich eines drahtlosen Universalsensors.

Diagnose durch maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz?

Können die Sensoren und die zugrunde liegende Technologie die neuesten IIoT-Protokolle (Industrial Internet of Things) unterstützen? ISO- und Wälzlagerfehlerfrequenz-Alarme reichen nicht mehr aus. Mit der PHANTOM® Online-Drahtlosüberwachung lernt das System das Verhalten Ihrer Maschine und ihre von den Sensoren gemessenen Betriebsparameter kennen, um zu bestimmen, was normal ist, und Sie zu warnen, wenn etwas nicht normal ist.

PHANTOM® umfasst 3 Lerntypen:

RMS: Ist der einfachste Lernprozess (aber nicht weniger zuverlässig). In diesem Zeitraum verfolgt PHANTOM® den RMS von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Beschleunigungshüllkurve, um ein späteres Verhalten zu definieren.

Hüllkurven-Alarme: Während des Lernprozesses bewertet unser Online-Überwachungssystem jedes der Spektren, um ein normales Verhalten bei jeder der entsprechenden Frequenzen zu bestimmen. So wird PHANTOM® in Zukunft wissen, wenn eine unbekannte Frequenz auftaucht oder eine andere bekannte Frequenz in der Amplitude zunimmt.

Voreingestellte Wälzlager- und Getriebeausfälle: Besonderer Wert wird auf die Verfolgung voreingestellter Wälzlager- und Getriebeausfälle gelegt.

Schlussfolgerungen:

Wie Sie sehen, gibt es viele Variablen, die beim Evaluieren und letztendlichen Auswählen eines drahtlosen Online-Überwachungssystems zur Anlagenzustandsbewertung berücksichtigt werden sollten. Nicht alle Sensoren oder Software sind gleich, daher sollten Sie die besten Optionen für Ihren Anwendungsfall in Betracht ziehen und eine informierte Entscheidung treffen.