Antriebstechnik Einfach Betriebsdaten von Antrieben per App und Sensor-Kästchen messen

Autor / Redakteur: Peter F. Brosch und Alexander Olenberger / Karin Pfeiffer

Kleiner Aufwand, große Wirkung: Zwei pfiffige Lösungen erfassen Betriebsdaten der Antriebe – ohne direkt in die Anlage einzugreifen. Die App Sonolyzer ermittelt per Smartphone Belastungszustände, ein Sensor-Kästchen überwacht auf einfache Weise die Zustände.

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Im Labor überprüft Prof. Brosch Drehzahl und Abgabeleistung die per KSB-App gemessenen Werte der Belastungskurven.
Im Labor überprüft Prof. Brosch Drehzahl und Abgabeleistung die per KSB-App gemessenen Werte der Belastungskurven.
(Bild: Olenberger)

Der Fokus der Antriebstechnik liegt bekanntlich auf der Effizienz der Maschinen und Anlagen. Da ist es gut zu wissen, wie die Auslastung der am Netz laufenden Maschinen ist. Was nutzt ein hoher Wirkungsgrad im Bemessungspunkt, wenn die Maschine mit einem schlechten Teillastwirkungsgrad arbeitet? Auch bei neuen Anlagen ist das möglich, weil der Konstrukteur einen Sicherheitszuschlag eingearbeitet hat.

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Jeder Praktiker weiß jedoch, dass die Leistungsmessung einer Maschine im Betrieb nicht einfach. So kommen zwei neue Möglichkeiten gerade recht, die das Messproblem recht einfach lösen. Ein einfaches Verfahren ist der kostenlose Energieeffizienz-Check Sonolyzer. Mit dieser KSB App lassen sich die Belastungszustände schnell ermitteln und damit auch auf die Effizienz des Antriebs schließen sowie prüfen, ob Energieeinsparpotenziale vorhanden sind. Das funktioniert, weil eine Asynchronmaschine im Leerlauf nahezu synchron läuft. Bei Belastung stellt sich ein Prinzip bedingter Schlupf ein, und die Drehzahl n sinkt in erster Näherung linear ab. Sind Bemessungsdrehzahl nN und Leistung PN bekannt, lässt sich über eine Drehzahlmessung die aktuelle Leistung recht genau ermitteln.

Schlupf und Drehzahl einfach per App ermitteln

Die Frequenzen der Lüftergeräusche sind der Drehzahl n proportional bei Asynchronmaschinen. Somit lassen sich aus der „einfachen Frequenz-Messung“ der Lüftergeräusche mit einem Smartphone und der KSB App Schlupf und Drehzahl n ermitteln und die momentane Belastung, also die Abgabeleistung, feststellen. Das Display des Smartphones zeigt die Ergebnisse der Messung an. Um diese „Messung“ für den ganzen Lastbereich zu überprüfen, wurden die mit der KSB-App gemessene und ausgegebene Werte der Belastungskurven erfasst und gleichzeitig auf einem Prüfstand die Drehzahl und die Abgabeleistung ermittelt.

Ein kleines an den Motor angebautes Kästchen mit entsprechenden Sensoren wiederum macht aus „einfachen“ Motoren „intelligente“ Geräte – auch nachgerüstet. Die Sensoren liefern wichtige Daten zur Motorleistung und tragen damit zu einer Verbesserung der Verfügbarkeit, Verlängerung der Motorlebensdauer sowie einer Steigerung der Leistung und Produktivität der Maschine bei.

Denn Zustandsüberwachung bedeutet, dass die Wartung vorab geplant werden kann, um so Stillstandszeiten zu reduzieren und Kosten zu sparen. Durch die Erhebung von Zustandsdaten für eine große Anzahl von Motoren kann diese Lösung den Weg zu einer anlagenweiten Optimierung des Betriebs und des Energieverbrauchs ebnen.

Intelligentes Kästchen: Stets Zustände überwachen

Der externe Sensor überwacht dabei die vom Motor kommenden Signale und sendet die Daten per Bluetooth über das Smartphone des Anwenders oder einen Gateway von ABB via Internet an einen sicheren Cloud-basierten Server. Im Server werden die Daten analysiert und zu Informationen verarbeitet, die direkt auf das Smartphone des Anwenders oder an ein spezielles Kundenportal gesendet werden. Unterm Strich leistet diese Lösung also auch eine zunehmende Nachfrage: Sie verbindet Niederspannungsmotoren mit dem Internet der Dinge.

Eine Ampel-Optik gibt einen raschen Überblick über die Motoren der Anlage. Erkennt das System ein Problem, das zu lösen ist, sendet es einen Alarm auf das Smartphone des Anwenders. Der Anwender kann für eine optimale Instandhaltungsplanung über das Portal auf die Trenddaten sowie die Betriebs- und Belastungsdaten zugreifen.

Zu den wichtigsten, regelmäßig überwachten Parametern die zustandsbezogenen wie Läuferzustand, Temperatur, Abweichungen im Luftspalt, Zustand des Lagers, Gesamtvibration sowie die Betriebsinformationen Energieverbrauch (+/- 10 %), Belastung (Energie) und Betriebsstunden.

Aussagekräftig: Schnelle Messergebnisse

Sonolyzer oder Sensor-Kästchen: Beide vorgestellten Lösungen zeigen, dass mit mehr oder weniger aufwendigen Zusatzgeräten Betriebsdaten der Antriebe erfasst werden können, ohne in die Anlage direkt einzugreifen. Bestechend ist die einfache und zugleich kostenfreie Lösung mit dem aussagekräftigen Sofortergebnis. Die Hardware-Lösung erfordert eine kleinere Investitionen, die sich jedoch sicherlich mit dem ersten „verhinderten“ Überraschungsschaden am Antrieb amortisiert.

* *Prof. Prof. h. c. mult. Dr.-Ing. Peter F. Brosch lehrt an der Hochschule Hannover; Bach.-Eng. Alexander Olenberger arbeitete im Labor

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