So brummt‘s richtig

Redakteur: Ute Drescher

Die Langeggbahn in Sölden setzt Schwingungssensoren ein, um den Antriebsstrang permanent zu überwachen. Nur so kann der Betreiber mögliche Schäden frühzeitig erkennen und geeignete Maßnahmen einleiten. Die Sensoren eignen sich aber auch für das Monitoring von Maschinen und Anlagen in der Industrie.

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Auch wenn es immer ein bisschen kribbelt: Zu den schönsten Erlebnissen in den Alpen gehört die Fahrt mit dem Sessellift. Je höher, desto spektakulärer. Auch der Blick nach unten verschlägt so manchem den Atem. Dabei wird dem einen oder anderen auch schon einmal die Frage durch den Kopf gegangen sein, wie es wohl um die Sicherheit der Anlage bestellt ist.

„Die Sicherheit des Fahrgastes ist uns natürlich ein besonderes Anliegen“, versichert Michael Maier, Betriebsleiter der Söldener Bergbahnen. Seit kurzem setzt der Betrieb Schwingungssensoren ein, die den Lagerzustand der Antriebsmotoren und Getriebe der Langegg-Sesselbahn permanent überwachen. Bei Veränderungen der Schwingungspegel, die möglicherweise Schäden ankündigen, lassen sich so rechtzeitig geeignete Maßnahmen ergreifen.

Für die Instandhaltung nicht nur von Bergbahnen und Liften, sondern auch von Maschinen und Anlagen in der Industrie gilt ganz allgemein: nur bei permanenter Überwachung lassen sich Schäden frühzeitig erkennen und vermeiden.

Eine Schlüsselrolle nehmen Elektromotoren und Getriebe in den verschiedenen Bauformen und Leistungsklassen ein, die als Antriebe in unterschiedlichen Anlagen und Produktionsmaschinen millionenfach eingesetzt sind. Ein Ausfall führt hier zwangsläufig zu hohen Folgekosten in Form von Produktionsausfall und zusätzlichen Instandsetzungskosten verglichen mit einem geplanten Stillstand, vom Sicherheitsaspekt bei Anlagen ganz zu schweigen.

Bisher beschränkte man sich bei der industriellen Wälzlager- und Maschinenüberwachung auf intermittierende Messungen mit Handmessgeräten sowie auf teure, zentrale Messsysteme, die aufgrund enormer Anschaffungskosten lediglich für die Überwachung sehr kostenintensiver Maschinen wie Turbinen oder Großgetriebe wirtschaftlich sinnvoll sind. Der Schwingungssensor efector octavis von ifm electronic ermöglicht jetzt erstmals eine permanente Überwachung kleiner Maschinen und Komponenten, ohne auf die Diagnosequalität teurer Systeme zu verzichten.

Diese Sensoren sollen vor allem elektrische Antriebe überwachen. Aufgrund verschiedener betriebsbedingter Einflüsse erreichen viele elektrische Motoren nicht ihre rechnerische Lebensdauer und fallen aus. Die häufigsten mechanischen Fehlerursachen sind dabei:

  • • Zu hohe dynamische Kräfte aufgrund hoher Unwuchten oder schlechter Ausrichtung der Wellen
  • • Fehlschmierung (Mangelschmierung, Überfettung)
  • • Kontamination von Schmierfetten
  • • Stromdurchgang
  • • Fremdeinwirkung

Der obligatorische Fehlerbaum eines Elektromotors besteht folglich aus den Fehlerobjekten

  • • Wälzlager A-Seite,
  • • Wälzlager B-Seite und
  • • Unwucht

Seit jeher ist die Schwingungsanalyse in Form der Erfassung und Beurteilung von Maschinengeräuschen ist ein stets praktiziertes und zielführendes Mittel, um den Zustand von Maschinen und Anlagen zu beurteilen. Während früher Meister oder Betriebstechniker mit „Handauflegen“ oder dem berühmten Schraubenzieher am Ohr aufgrund ihrer Erfahrung einen drohenden Ausfall prognostizieren konnten, ist seit bald mehr als 40 Jahren die schwingungstechnische Sensortechnik ein guter Helfer geworden. Dabei gilt heute genauso wie früher, dass laut nicht gleich schlecht und leise nicht gleich gut sein muss, sondern dass es vielmehr um das Auftreten ganz spezieller Töne/Schwingungen geht. Das bedeutet, dass im Rahmen eines Referenzlaufes der Antriebsstrang im Gut-Zustand eingelernt wird und die Diagnose bezogen auf die Referenzwerte erfolgt.

Bei der Langegg-Sesselbahn in Sölden helfen die oktavis-Schwingungssensoren, die Anlage vor größeren Schäden zu bewahren und vor allem die Sicherheit der Fahrgäste zu gewährleisten. „Die Sensorik, wie sie hier bei der 6er-Sesselbahn Langegg ausgeführt ist, überwacht permanent den Lagerzustand der Antriebsmotoren und des Getriebes“, erklärt Betriebsleiter Maier. Bislang wurde bei der Neuanlieferung eines Antriebes eine Nullmessung gemacht. In den Folgejahren wurde dann im Zuge der Wartung verglichen, ob sich die Pegel verändert haben oder nicht und ob sich mögliche Schäden ankündigen oder nicht. „Dies war aber immer nur eine punktuelle Aufnahme zum Zeitpunkt der Wartung“, erklärt Michael Maier das Problem.

Die permanente Überwachung hat nun den Vorteil, dass während des Betriebes ständig überwacht wird, ob sich Schwingungen von Lagern oder vom Getriebe verändern. Bei Drehzahlen von 1400 min-1 und der entsprechend großen Leistung des Antriebes können solche Veränderungen u.U. sehr bald zu Schäden führen. „Im schlimmsten Fall kann es sein, dass die Anlage binnen einer halben Stunde oder Stunde nicht mehr fahrbereit ist, weil sich z.B. ein Lager zerstört“, so Maier.

Bei Veränderungen bekommen die diensthabenden Techniker oder die Betriebsleitung Meldungen — auch via SMS-Dienst. Sie sehen sich die erhöhten Pegelwerte der Anlage an und reagieren darauf. „Bei erhöhten Pegeln rufen wir die Lieferfirma der Seilbahnanlage an, die entsprechende Spezialisten hat. Die schauen sich via Internet die erhöhten Pegel an und analysieren sie“, erklärt Maier den Ablauf. Dabei muss sich nicht immer ein Lagerschaden ankündigen, auch eine Unwucht kann die Veränderungen hervorrufen. „Diese Schwingungskurven richtig zu deuten ist Aufgabe der Spezialisten“, betont der Betriebsleiter. Parallel zur Diagnose kann Maier gleich entsprechende Ersatzteile bestellen oder Monteure organisieren.

Ein Beispiel macht den Vorteil der zustandsorientierten Instandhaltung deutlich: Bei der Langegg-Bahn wurde bereits im ersten Betriebswinter ein unregelmäßiger Schwingungszustand bei einer Elektromaschine festgestellt. Dieser war aber kaum eingrenzbar, auch für die Schwingungstechniker der Herstellerfirma. Deshalb wurden dann in Zusammenarbeit mit den Firmen ifm electronic und Doppelmayer im Antriebsstrang Sensoren installiert, um mittels Langzeitmessungen den Fehler überhaupt zu finden.

Schließlich stellte sich heraus, dass der „neue“ Motor schon bei der Lieferung einen Fehler hatte, und zwar eine krumme Motorwelle, die offensichtlich auch nachbearbeitet worden ist. Das Problem war der nicht 100-prozentig feste Sitz der Bremsscheibe auf der Welle. Weil der Sitz nicht so formschlüssig war wie er sein sollte, saß die Bremsscheibe einmal richtig und dann wieder falsch.

Nicht bei jedem Schaden muss die Anlage sofort stillgelegt werden. Wichtig ist die Früherkennung, weil so ein erst entstehender Schaden auch in der Reparatur sowohl von der Kostenseite als auch vom Zeitaufwand her wesentlich leichter zu bewältigen ist.

Die Überwachung des Antriebsstranges der Langeggbahn ist in Sölden eine Pilotanlage. Zwar können bestehende Anlagen nachgerüstet werden, was jedoch immer mit einem entsprechenden Mehraufwand verbunden ist. Statt dessen setzt man bei der Anschaffung neuer, vor allem sogenannter Zubringerbahnen — die sukzessive ältere Anlagen ersetzen — auf das Monitoring. Hier sind schon sämtliche Aufnahmen bei den Elektromotoren und Getrieben vorgesehen und auch Kabel und Datenleitungen sind eingeplant.

„Wichtig ist in jedem Fall eine gute Zusammenarbeit mit dem Anlagenhersteller“, betont Maier. „Wir können die Messdaten immer richtig deuten können. Das kann nur der Schwingungstechniker der Herstellerfirma, der die entsprechende Erfahrung hat“.

SPS/IPC/DRIVES

Halle 7A, Stand 7A-320

ifm electronic

Tel. +49(0)201 24220

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