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Industrie 4.0: Zustandsorientierte Wartung mittels cloudbasiertem Monitoringsystem für alte und neue Härtereiöfen verhindert Anlagenausfälle und erhöht Verfügbarkeit

Industrieöfen in Härtereiprozessen müssen in der Regel bis zu 30 Jahre funktionsfähig bleiben. Durch die hohe Beanspruchung im Ofen können viele Anlagenkomponenten – beispielsweise Lufterflügel oder Pumpen – verschleißen und unvorhergesehen ausfallen, was zu ungeplanten Stillstandszeiten der Anlagen führt. Um diese Ausfälle zu vermeiden, hat die amerikanische SBS Corporation mit dem WatchDogg ein cloudbasiertes Monitoringsystem entwickelt, das eine zustandsorientierte Wartung (predictive maintenance) unterstützt. An das Basissystem können bis zu 12 unterschiedliche Sensoren angeschlossen werden, die alle kritischen Prozessparameter – etwa Temperatur, Feuchtigkeit oder Druck – überwachen. Sämtliche Daten über den Ofenzustand werden in einer Cloud gespeichert und sind bequem von jedem Smartphone, Tablet oder PC abrufbar. Auf diese Weise ist eine frühzeitige Erkennung von Störungen gewährleistet. Anlagenbetreiber können somit rechtzeitig reagieren, um auch die Verfügbarkeit alter Industrieöfen zu maximieren. Das Monitoringsystem wird auf dem diesjährigen HärtereiKongress vorgestellt und im deutschsprachigen Raum von der Avion Europa GmbH vertrieben.

„Die Überwachung der wichtigsten Anlagenkomponenten in Härtereiöfen ist essenziell, um Anlagenausfälle zu minimieren“, erklärt Roland Caminades, Geschäftsführer der Avion Europa GmbH. „Wenn beispielsweise das Abschrecköl eine zu hohe Feuchtigkeit aufweist, kann dies zu verlängerten Abkühlzeiten und bei verspäteten Wartungsmaßnahmen zu Härtereibränden führen. Viele unserer Kunden nutzen daher bereits unseren Aqua-Sense-Sensor, um die Feuchtigkeitsgehalt ihrer Abschrecköle zu messen. Doch es gibt deutlich mehr Parameter, die einen Einfluss auf die Anlagenverfügbarkeit ausüben.“ Deswegen wurde der WatchDogg so konzipiert, dass er nicht nur einen einzelnen Sensor, sondern bis zu 12 unterschiedliche Messinstrumente parallel verwalten kann. Ein modulares Überwachungssystem dieser Komplexität mit einem adäquaten Preisgefüge war bisher noch nicht auf dem Markt verfügbar.

Kontinuierliche Überwachung mechanischer Bauteile

Befindet sich kein Mitarbeiter in unmittelbarer Nähe des Ofens, können lokale Lichtsignale übersehen oder Alarmtöne überhört werden. Mit WatchDogg ist dies ausgeschlossen, da es sich hierbei um ein cloudbasiertes Monitoringsystem handelt, das die zentralen Prozessdaten sammelt, verarbeitet und über eine Ethernet- oder Mobilfunk-Verbindung zur Verfügung stellt – jederzeit und überall abrufbar. Damit unterstützt es die vorausschauende Wartung und warnt rechtzeitig vor Störungen, wodurch ungeplante Anlagenstillstände vermieden werden. „Die Wahl der Messvorgänge und Sensoren richtet sich je nach gemessenem Parameter“, erklärt Caminades. „Der WatchDogg kann an vollkommen unterschiedliche Sensoren angeschlossen werden, um die wichtigsten Parameter in Härtereiöfen zu überwachen: beispielsweise Druck, Temperatur, Vibration, Durchfluss oder relative Feuchtigkeit.“ Die Sensoren müssen dabei nicht unbedingt im Ofen angebracht werden, sondern können die kritischen Werte auch indirekt ermitteln. Mithilfe eines Vibrationssensors lässt sich erkennen, wann ein Lüfterflügel nicht mehr rund im Lager läuft, da sich die Frequenz langsam verändert. Dies gilt zum Beispiel auch für Pumpen und weitere mechanische Komponenten.

Um eine rechtzeitige Warnung vor der bevorstehenden Störung zu ermöglichen, werden die Sensoren im Vorfeld individuell auf den gewünschten Toleranzbereich eingestellt. „Sobald die Parameter von den Soll-Werten abweichen, erhält der Anwender eine Mitteilung auf einen mit der Cloud verbundenen Rechner und er kann sofort Gegenmaßnahmen einleiten“, erläutert Caminades. „So lässt sich bereits frühzeitig die Wartung einer bestimmten Komponente einplanen und Härtereibetriebe können die Kosten für Ersatzteilvorhaltung wesentlich reduzieren.“ Für die Datenverwaltung werden die gesammelten Prozessdaten als Milliampere-Werte in der Cloud gespeichert. Erst wenn das Signal an den eingetragenen Empfänger übertragen wird, übersetzt das System die Daten in eine lesbare Nachricht. Damit ist die Sicherheit der Informationen stets gewährleistet.

Einfache Installation und Nachrüstung bei allen Industrieöfen

Das cloudbasierte Monitoringsystem ist für Europa konfiguriert und trägt die CE-Kennzeichnung. Dank des kompakten Designs ist die Montage an einer Wand möglich oder kann in einen vorhandenen Schaltschrank integriert werden. „Die Ausstattung alter Öfen kann durch einen betriebseigenen Elektriker ganz unkompliziert durchgeführt werden. Er erhält von uns sämtliche Schaltpläne, um das System zu verdrahten und die Sensoren anzuschließen“, so Caminades. „Natürlich unterstützen wir ihn dabei gerne oder nehmen die Installation als Dienstleistung selbst vor.“ In der Grundausstattung enthält der WatchDogg zunächst nur den Signalübersetzer. Das System kann aber je nach Bedarf schrittweise mit zusätzlichen Sensoren erweitert werden. Dies ist in der Basisausführung auf bis zu 12 Datenkanäle auch nachträglich möglich. Bei Bedarf können auch zwei Systeme mit insgesamt 24 Datenkanälen miteinander kombiniert werden.

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