Zustandsbasierte Wartung ist das einfachste und intuitivste Wartungskonzept, das auf Daten aus der eigentlichen Anwendung basiert. Die erfassten Daten werden verwendet, um den Zustand der in Betrieb befindlichen Geräte zu überwachen. Zu diesem Zweck werden Schlüsselparameter als Indikatoren ausgewählt, um sich entwickelnde Fehler zu identifizieren. Der Zustand eines Ausrüstungsteils verschlechtert in der Regel Überstunden. Dies wird in Abbildung 1 durch die P-f-Kurve veranschaulicht, die ein typisches Verschleißmuster zeigt. Ein Funktionsfehler tritt auf, wenn das Gerät die vorgesehene Funktion nicht erfüllt. Die Idee der zustandsabhängigen Wartung besteht darin, den potenziellen Ausfall zu erkennen, bevor ein tatsächlicher Ausfall auftritt. In diesem Fall bietet die Planung von Instandhaltungsmaßnahmen viele Vorteile, wie z.B:
- Reduzierung der Ausfallzeit
- Eliminierung unerwarteter Produktionsstopps
- Verbesserung der Instandhaltung
- Reduzierung des Ersatzteilbestands
Funktionen für drehzahlvariable Antriebe
Ein integraler Bestandteil der zustandsorientierten Instandhaltung ist die Überwachung des Zustands der Ausrüstung. Bei Anwendungen mit variabler Drehzahl hängt der Zustand oft von der Drehzahl ab. Beispielsweise neigen Schwingungspegel dazu, bei größeren Geschwindigkeiten höher zu werden, obwohl diese Beziehung nicht linear ist. Tatsächlich können Resonanzen bei bestimmten Geschwindigkeiten auftreten und dann verschwinden, wenn die Geschwindigkeit erhöht wird. Die Verwendung eines unabhängigen Systems zur Überwachung des Zustands einer Anwendung mit variabler Drehzahl wird durch die Notwendigkeit erschwert, die Drehzahl und den korrelierenden überwachten Wert mit der Drehzahl zu kennen. Die Verwendung von Antrieben für die Zustandsüberwachung („Antrieb als Sensor“ oder „Antrieb als Sensornabe“) ist eine vorteilhafte Lösung, da die Information über die Anwendungsgeschwindigkeit bereits im Antrieb vorhanden ist. Zusätzlich sind Informationen über das Last-/Motordrehmoment und die Beschleunigung bereits im Antrieb vorhanden. Die Zustandsüberwachung erfolgt in einem dreistufigen Verfahren:
- Erstellen einer Grundlinie
- Definieren von Schwellenwerte
- Überwachung durchführen
Grundlinie festlegen
Für ein effizientes Zustandsüberwachungssystem besteht der erste wichtige Schritt darin, die normalen Betriebsbedingungen zu bestimmen und zu definieren. Das Festlegen einer Baseline bedeutet, den normalen Betriebszustand für die Anwendung zu definieren. Es gibt mehrere Möglichkeiten zur Bestimmung dieser Werte.
- Manuelle Grundlinie: Wenn die Grundlinienwerte anhand früherer Erfahrungen definiert werden, werden die bekannten Werte in den Antrieb programmiert.
- Grundlinienlauf: Die Grundlinie kann während der Inbetriebnahme bestimmt werden. Bei dieser Methode wird ein Geschwindigkeits-Sweep durch den relevanten Drehzahlbereich durchgeführt, um den Zustand in jedem Drehzahlpunkt zu bestimmen. In bestimmten Szenarien während der Inbetriebnahme ist es jedoch möglich, dass die Anwendung nicht voll ausgelastet ist oder eine Einlaufzeit erforderlich ist. In diesen Situationen muss der Basislinienlauf nach der Einlaufphase durchgeführt werden, um einen Betriebszustand zu erfassen, der dem normalen Betrieb so nahe wie möglich kommt.
- Online-Baseline: Hierbei handelt es sich um eine fortgeschrittene Methode, bei der die Grundliniendaten während des normalen Betriebs erfasst werden. Das ist in Situationen nützlich, in denen ein Grundlinienlauf nicht durchgeführt werden kann, weil die Anwendung es nicht erlaubt, den gesamten Geschwindigkeitsbereich zu erforschen.
Schwellenwerte definieren
Nach der Festlegung der Grundlinie besteht der nächste Schritt darin, Schwellenwerte für Warnungen und Alarme zu generieren, bei denen ein Techniker benachrichtigt werden muss. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Zustand der Anlage anzuzeigen. Beliebt ist ein vierfarbiger Ampelstatus, der in der VDMA-Spezifikation 24582 beschrieben wird. Die Farben haben folgende Bedeutung:
