Fehlerdiagnose

So lassen sich Probleme der Netzqualität einfach erkennen

Die Automatisierung industrieller Prozesse bringt viele Vorteile, aber auch neue Herausforderungen mit sich. Auf der einen Seite lässt sich mit ihr Zeit sowie Arbeit einsparen und sie kann Prozesse sicherer und effizienter machen. Auf der anderen Seite kann die Komplexität moderner Automatisierungssysteme die Fehlerdiagnose erschweren.
 Durch Messungen mit Netz- und Stromversorgungsanalysatoren lassen sich Probleme der Netzqualität schnell 
erkennen und beheben.
Durch Messungen mit Netz- und Stromversorgungsanalysatoren lassen sich Probleme der Netzqualität schnell erkennen und beheben. Bild: Fluke Reliability

Heute wird in den Fabriken fast jedes einzelne Gerät zumindest teilweise mit Strom betrieben. Deshalb kann bei einer voll ausgelasteten Produktionslinie schon ein kurzer Ausfall zu enormen Produktionsverlusten führen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, eine angemessene Netzqualität im gesamten Betrieb zu gewährleisten. Automatisierte Anlagen können besonders empfindlich auf Probleme mit der Netzqualität reagieren, was zum Teil auf ihre Komplexität zurückzuführen ist. Das führt dazu, dass Anlagen nicht gleichmäßig, nicht effizient oder gar nicht betrieben werden können. Unerwartete Spannungseinbrüche und Spannungserhöhungen können unter anderem Überhitzung, Komponentenausfall, Auslösungen, Datenfehler und beschädigte Softwaredaten verursachen.

Es gibt verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der Netzqualität:

  • Spannungseinbrüche, -erhöhungen und Unterbrechungen – Schwankungen der Versorgungsspannung
  • Transienten – vorübergehende unerwünschte Spannungen, die in Schwere und Dauer variieren
  • Spannungsunsymmetrien – Ungleichheit zwischen den Phasenspannungen eines Drehstromsystems
  • Oberwellen – Verzerrung von Strom und/oder Spannung, die zu einer Abweichung der Wellenform führt
Das Drehstrom-Überwachungsgerät der Serie 3540 FC von Fluke Reliability misst Strom, Spannung, Leistung, Frequenz, Scheinleistung, Blindleistung und Leistungsfaktor sowie die gesamte harmonische Verzerrung.
Das Drehstrom-Überwachungsgerät der Serie 3540 FC von Fluke Reliability misst Strom, Spannung, Leistung, Frequenz, Scheinleistung, Blindleistung und Leistungsfaktor sowie die gesamte harmonische Verzerrung.Bild: Fluke Reliability

Scheinbare Rätsel auftretender Probleme lösen

Die meisten dieser Probleme lassen sich auf relativ einfache Weise lösen. Doch zuvor müssen sie erkannt und diagnostiziert werden. Effiziente Monitorsysteme zur Überwachung der Netzqualität ermöglichen es den Betreibern, auf alle Daten zuzugreifen, die sie benötigen, um das Problem zu verstehen, seine Ursache zu ermitteln und festzustellen, wie lange es schon besteht sowie eine Lösung zu finden. Einige Probleme können der Einspeiseseite der Spannung zugeschrieben werden, die meisten hängen jedoch mit der Netzqualität in der Anlage zusammen. So fehlen häufig Dämpfungskomponenten, die nichts mit der Versorgung zu tun haben.

Die Lösung solcher scheinbaren Rätsel beginnt immer mit dem Sammeln von Informationen. Die Fehlerdiagnose in einem Automatisierungssystem beinhaltet genau das. Sensortechnologien und Monitoringsysteme zur Interpretation und Weiterleitung der erzeugten Signale haben inzwischen einen hohen Reifegrad erreicht. Moderne Überwachungssysteme können historische und aktuelle Daten mit Trenddaten kombinieren, um latente, neu auftretende oder unerwartete Probleme schnell und effizient zu diagnostizieren. Um dies zu erreichen, ist es ratsam, etablierten Prozessen zu folgen, die idealerweise im Laufe der Zeit verfeinert wurden, um sicherzustellen, dass Probleme schnell untersucht, erkannt und behoben werden.

1. Sammeln von Informationen: Um ein Problem zu beheben, müssen so viele Informationen wie möglich gesammelt werden. Dazu ist es wichtig, Zugang zu den Überwachungsdaten zu haben, denn was in der Vergangenheit geschehen ist, ist entscheidend für das Verständnis dessen, was in der Gegenwart geschieht. Darüber hinaus ist menschliches Wissen heute wichtiger denn je, insbesondere in Bezug auf ältere Anlagen. Der Kontakt zu Personen, die sich mit den Maschinen auskennen, kann helfen, Probleme zu erkennen.

2. Durchführen der Messungen: Sobald das Wartungsteam über genügend Daten verfügt, besteht der nächste Schritt darin, Messungen vorzunehmen. Ein Problem kann erst behoben werden, wenn die Ursache bekannt ist. Daher kann ein Instrument, das eine Vielzahl von Messungen ermöglicht, wie z.B. ein Netz- und Stromversorgungsanalysator, dazu verwendet werden, Probleme schnell zu erkennen und zu beheben. Es wird empfohlen, das Gerät nach Möglichkeit vor der Wiederinbetriebnahme der Anlage zu installieren. Analysatoren, wie die Drehstrom-Überwachungsgeräte der Serie 3540 FC von Fluke Reliability, verfügen häufig über eine Funktion, die automatisch den korrekten Anschluss anzeigt. Das mobile oder stationäre Gerät misst Strom, Spannung, Leistung, Frequenz, Scheinleistung, Blindleistung und Leistungsfaktor sowie die gesamte harmonische Verzerrung. Sobald Grenzwerte über- oder unterschritten werden, löst das System automatisch und in Echtzeit einen Alarm aus, ebenfalls per Push-Nachricht auf mobile Geräte. Auch die Stromversorgung kann ein Problem sein, das zu berücksichtigen ist, insbesondere wenn die Messwerte über einen längeren Zeitraum hinweg erfasst werden sollen. Einige moderne Analysatoren können ihren Strom direkt aus dem Messkreis entnehmen, so dass eine separate Batteriespannung oder die Nähe zu einer Steckdose nicht erforderlich ist.

3. Inbetriebnahme des Systems: Nachdem die Stromversorgung wieder hergestellt ist, sollten zwei Fragen beantwortet werden: Liegt die Spannung innerhalb der erwarteten Fehlergrenze von ±10% und gelangt Strom in den erwarteten Bereich? Die Antworten können rasch einen Hinweis darauf geben, wo das Problem liegen könnte. Wenn beispielsweise die Spannung außerhalb der erwarteten Fehlergrenze liegt oder die Stromaufnahme zu hoch ist, kann der Leitungsschutzschalter ausgelöst haben. Auch der Leistungsfaktor ist eine wichtige Größe. Ein Leistungsfaktor unter 0,85 weist auf übermäßigen Gebrauch und Probleme mit der Last hin. Dies ist jedoch relativ einfach zu beheben. Sieht alles andere normal aus, sollte die gesamte harmonische Verzerrung überprüft werden – sie gibt einen Hinweis darauf, dass einige Lasten Probleme verursachen. Hier hilft es, die Prozentsätze der Unsymmetrie zu überprüfen oder sich das Phasendiagramm am Analysator im Hinblick auf Spannung und Strom anzusehen.

Den Datenanalysator arbeiten lassen: Nachdem alle Schritte durchgeführt wurden und die Ursache des Netzqualitätsproblems noch nicht gefunden wurde, bleibt der Datenanalysator an Ort und Stelle, um kontinuierlich Daten zu protokollieren. Wenn der Leistungsschalter zum vierten Mal auslöst, kann die Protokolliereinrichtung alles erfassen, was sowohl vor als auch nach der Auslösung passiert. Dies hilft dabei, eine Zeitskala der Ereignisse und Bedingungen aufzustellen, die zur Auslösung geführt haben, was dann schließlich zur richtigen Lösung führen kann.

Das könnte Sie auch Interessieren

Weitere Beiträge

Bild: ©industrieblick/stock.adobe.com/ Jumo GmbH & Co. KG
Bild: ©industrieblick/stock.adobe.com/ Jumo GmbH & Co. KG
So lassen sich Pumpen sicher überwachen

So lassen sich Pumpen sicher überwachen

Die Überwachung von Pumpen in industriellen Prozessen ist weit mehr als eine reine Schutzmaßnahme für das Pumpenaggregat. Neben der präventiven Wartung sowie der Erfassung von Betriebsdaten hat die Zündquellenüberwachung besonders in Ex-Umgebungen in den vergangenen Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen. Eine präzise Risikoeinstufung ist entscheidend, um Explosionen zu verhindern.

mehr lesen
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KG
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KG
Induktive 12W-Koppler von Turck

Induktive 12W-Koppler von Turck

In der Titelstory des SPS-MAGAZINs 6/2014 stellte Turck induktive Koppler für die berührungslose Energie- und Datenübertragung vor, bestehend aus einem Primärteil auf der Steuerungsseite und einem Sekundärteil auf der Sensor/Aktor-Seite. Mit einer Übertragung von bis zu acht PNP-Schaltsignalen, 500mA starken Ströme und 12W Leistung war die Lösung z.B. auf die Anbindung von Lichtvorhängen, Piezoventilen oder kleinere Ventilinseln ausgerichtet. Zehn Jahre später hat die Redaktion bei Turck nachgehakt, was aus den Kopplern geworden ist.

mehr lesen