Condition Monitoringhydraulischer Systeme

Wirtschaftlicher Nutzen für den Anwender

Robert Schaub

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Parker Hannifin Kurzvorstellung

• Weltweit führend in Antriebs-und Steuerungstechnologien

• Rund 12 Mrd $ Umsatz (Fiskaljahr 2008)

• Rund 62.000 Mitarbeiter weltweit

• 298 Fertigungsstandorte weltweit

• 28 Standorte in Deutschland

Unternehmenszentrale in Cleveland Ohio/USA

Vertriebs- und Service Zentrale Deutschlandin Kaarst

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Condition MonitoringWirtschaftlicher Nutzen für den Anwender

Gliederung:

I Begriffsklärungen zu Condition Monitoring

II Wirtschaftliche Aspekte

III Condition Monitoring FLUID

IV Condition Monitoring SYSTEM

V Zusammenfassung

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Condition MonitoringBegriffsklärungen

Condition Monitoring ist gleichbedeutend mit der Erfassung von Betriebsdaten der Maschine. Die Daten werden auf Abweichungen zum Wunsch-/Normalzustand ausgewertet.

1. Zustandserfassung

Messung und Dokumentation/Speicherung von Betriebsparametern

2. Zustandsvergleich

Gegenüberstellung vonIst-Größen mit

Referenz-Größen/Grenzwerten

3. Diagnose

Rückschluss auf dieUrsache für die

Zustandsveränderung der Maschine

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Condition MonitoringBegriffsklärungen

Intermittierende Betriebsdatenerfassung:• Nicht kontinuierliche Zustandserfassung in

regelmäßigen oder variablen Zeitabständen

• Langfristige Entwicklungen werden erfasst und dokumentiert

• Veränderungen aufgrund plötzlicher Zustandsänderungen nicht detektierbar

• Festlegung der Inspektionsintervalle auf Basis von Erfahrungen des Herstellers oder Betreibers

• Einsatz mobiler Messgeräte statt vollständiger Maschineninstrumentierung

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Condition MonitoringBegriffsklärungen

Kontinuierliche Betriebsdatenerfassung:• Permanente Online - Erfassung der

Zustandsinformationen• Neben langfristigen Zustandsänderungen werden

auch sprunghafte Zustandsänderungen erfasst und dokumentiert

• Unverzügliche Diagnose auch kurzfristiger Zustandsänderungen möglich

• Überwachte Betriebsparameter werden kontinuierlich erfasst und dokumentiert

• Voraussetzung ist die Installation entsprechender Sensortechnik

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ConditionMonitoring

Condition MonitoringOptimierung der MaschinenverfügbarkeitAusfallorientierte Instandhaltung:

GeplanterStillstand

Produktion ProduktionInstand-setzung

Ausfall

Vorbeugende Instandhaltung:GeplanterStillstand

Wartung WartungGeplanterStillstand

Produktion

Zustandsorientierte Instandhaltung:

GeplanterStillstand

Inspektion WartungGeplanterStillstand

Produktion

Investitionsumfang

Anlagenverfügbarkeit

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Wirtschaftlicher Nutzen einerZustandsorientierten Instandhaltung

+ Kürzere Stillstandszeiten der Maschine

+ Kosten für Instandhaltungs-Kapa. planbar

+ Erhöhte Qualität durch Reproduzierbare Produktionsbedingungen

+ Weniger Ausschuss und Reklamationen

- Kosten für kontinuierliche Betriebsdatenerfassung

Zustands-orientierte

Instand-haltung

+ Kürzere Stillstandszeiten der Maschine

+ Kosten für Instandhaltungs-Kapazitäten planbar

+ Keine CM-System Investitionen

- Kosten für Ersatzteil-Bevorratung

Vorbeugende

Instand-haltung

+ Keine Kosten für Ersatzteil-Bevorratung

+ Keine CM-System Investitionen

- Produktionsausfall/Wartezeit

- Schäden an Maschine, Werkzeug und Material

- Teure, ungeplante Instandhaltungs-Kosten

Ausfall-orientierte

Instand-haltung

NutzenKosten

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Faktoren zur Entscheidung für eineZustandsorientierte Instandhaltung

• Stillstandskosten für die Maschine/den Prozess

• Kosten für Einführung einer zustands-orientierten Instand-haltung

• Anforderungen an die Qualität des Prozesses und des Produktes

Tage

InvestitionskostenCondition Monitoring

Stillstands-kosten

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Welche Parameter der Anlage können zumCondition Monitoring ausgewertet werden?

• Geräuschpegel• Stromaufnahme• Infrarotdiagnose • Partikelanzahl im Fluid• Wassergehalt im Fluid• Luftgehalt im Fluid• Druck des Fluids• Temperatur des Fluids• Volumenstrom des Fluids

� Das Fluid ist der Haupt-Informationsträger

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Fluidbasierte Indizien für Komponentenverschleiß

• Partikel oder Wassereinträge in das hydraulische System steigern die Verschleißgeschwindigkeit

• Verschleißbedingte Komponenten-ausfälle äußern sich durch eineZunahme der Partikelanzahl im Öl

• Entstehende Schäden können ebenfalls den Wirkungsgrad des Systems beeinflussen (Temperatur, Druck, Momente, Kräfte)

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Zustandserfassung Fluid-Eigenschaften

• Feststoffpartikel• Laboranalyse von Ölproben

• Ölanalyse mit mobilem Messgerät

• Kontinuierliche Analyse über fest installierten Sensor

• Wassergehalt• Laboranalyse von Ölproben

• Ölanalyse mit mobilem Messgerät

• Kontinuierliche Analyse über fest installierten Sensor

ISO 21/19/17

100-Fach vergrößert

ISO 16/14/11

100-Fach vergrößert

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Sensortechnik für Condition MonitoringÖlverschmutzungsüberwachung

• Kontinuierliche oder intermittierende Partikelzählung

Messprinzip der Partikelzählung

icount PD

- Anzeige aufDisplay nachISO 4406

- Ausgabe überCAN-Schnittstelle,Analogausgang u.a.

- Wassergehalts-sensor integriert

Laser CM

-StichprobenartigeKontrolle

- Sehr hoheGenauigkeit

icount BS

-StichprobenartigeKontrolle

- Auswertung einer Probe in 15 sec.

- Sehr hoheGenauigkeit

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Sensortechnik für Condition MonitoringWassergehaltsüberwachung• Kontinuierliche oder intermittierende Messung

des Wassergehalts im Öl während des Betriebs

Messprinzip

MS150, MS200

H2Oil

-StichprobenartigeKontrolle

- Sehr hoheGenauigkeit

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Sensortechnik für Condition MonitoringDrucküberwachung

• ServiceJunior• Digitale Druckmessung• Druckspitzenanzeige

• ServiceJunior wireless• Digitale Druckmessung• Messwertspeicher zur

Aufzeichnung von Druckverläufen• Auslesen per Funk zum PC

• Druck-/Temperatur-Sensor• Kombinierte Druck-/Temp.-Messung• Digitagle Aufnahme und Übertragung• CAN-Bus Schnittstelle

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Sensortechnik für Condition MonitoringVolumenstromüberwachung

• Messturbine SCFT• Geringer

Durchflusswiderstand

• Messbereich bis 750 l/min

• Hochdruckfest bis 480 bar

• Einsatz z.B. im Leckölstromder Verdrängereinheit

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• The Parker Service Master Plus• Tragbares Multifunktions-

Handmessgerät • Druck, Temperatur, Volumen-

strom, Drehzahl messen, überwachen und analysieren

• Messen von mehr als 50 Kanälen und darstellen als Zahl, Balken, Zeiger, Kurve

• Schnittstellen: CAN, LAN, USB

Systemintegration für Condition MonitoringAufnahme verschiedener Parameter

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System Monitoring mit Sensortechnikfür Condition Monitoring

Vergleich

Referenz-Kurve mit

Ist-Kurve

TemperaturFüllstand

Druck

Volumen-strom

Partikel-anzahl

Feuchte-Gehalt

Analyse undDiagnose inMaschinen-steuerung

Erfassung Vergleich Diagnose

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Beispielsystem mit CM-Komponenten

Anwendungsbeispiel

FU

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Zusammenfassung

• Zustandsorientierte Instandhaltung führt zu einer höheren Anlagenverfügbarkeit

• Kontinuierliche Verbesserungen werden ermöglicht• Spontane und langfristige Änderungen werden erfasst• Vorausschauende Bereitstellung von

Material, Personal und Werkzeug ist möglich• Vermeidung von Folgeschäden• System Monitoring ist Grundlage reproduzierbarer

Produktionsbedingungen und gesteigerter Energie-Effizienz

• Investitionskosten in Condition Monitoring sind häufig geringer, als mögliche Kosten bei Ausfällen

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Aktuelle Literatur zum Thema

[1] „Handbuch Hydraulik Filtration“

Parker Hannifin Corporation, 2005

[2] „Grundlagen der Instandhaltung“

DIN 31051:2003-2006

[3] „Sicherheit bei der Hydraulik-Instandhaltung“

BG-Information BGI 5100, 2007

[4] „Hydraulik-Fluide als Konstruktionselement“

Bock, W., Vereinigte Fachverlage, 2007