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Aus dem Facharchiv: Lernen & Können
Typische Fehler in der Elektroinstallation – Instandhaltung

Viele Schäden in Industrie- und Gewerbebetrieben haben ihre Ursache in mangelhafter oder vernachlässigter Instandhaltung. Damit verbunden sind nicht nur wirtschaftliche Nachteile, z. B. durch Produktionsausfall, sondern vor allem auch das Risiko für Unfälle und Personenschäden. Angelehnt an das Web-Lernmodul „Instandhaltung“ [1] des GDV werden entsprechende Schutzmaßnahmen im Folgenden näher erläutert.

Akuter Instandhaltungsbedarf – umgeknickter Strommast östlich von Vreden

(1) Akuter Instandhaltungsbedarf – umgeknickter Strommast östlich von Vreden (NRW) (Quelle: Phr33k, gemeinfrei)

Umfang der Instandhaltung

Als Instandhaltung technischer Systeme wird die Sicherstellung eines funktionsfähigen Zustandes sowie dessen Herstellung nach einem Ausfall beschrieben (Bild 1). Ziel ist es, bei vertretbaren Kosten eine möglichst hohe Anlagenverfügbarkeit zu erreichen und Systemausfälle zu vermeiden. Außerdem soll durch die Instandhaltung

  • die Lebensdauer von Anlagen und Maschinen erhöht werden,
  • die Betriebssicherheit verbessert,
  • Betriebsabläufe optimiert und
  • Störungen von vorneherein reduziert werden.

Auch die vorausschauende Planung bzw. Kalkulation von Kosten spielt hier eine wichtige Rolle. In der Norm DIN 31051 „Grundlagen der Instandhaltung“ (Bild 2) werden die zugehörigen Begriffe und Maßnahmen behandelt.

Zur Instandhaltung gehören die folgenden Maßnahmen:

  • Wartung,
  • Inspektion,
  • Instandsetzung,
  • Verbesserung,
  • Schwachstellenanalyse.

Wartung

Unter dem Begriff Wartung werden Maßnahmen zur Verzögerung des Abbaus des vorhandenen Abnutzungsvorrates der elektrischen Anlage verstanden. Sie wird nach technischen Regeln oder einer Herstellervorschrift durchgeführt, etwa nach einer bestimmten Laufleistung oder Zeitdauer, auch Wartungsintervall genannt. Die Wartung wird im Allgemeinen also in regelmäßigen Abständen durchgeführt. Eine fachgerechte Wartung durch entsprechendes Fachpersonal ist in der Regel Voraussetzung zur Geltendmachung von Gewährleistungsansprüchen.

Inspektion

Eine Inspektion bezeichnet im Allgemeinen eine Kontrolle und umfasst Maßnahmen zur Beurteilung des Ist-Zustandes einer technischen Anlage einschließlich der Bestimmung der Ursachen der Abnutzung und dem Ableiten der notwendigen Konsequenzen für eine künftige Nutzung. Die einfachste Form der Inspektion ist die Begehung. Sie erfolgt in der Regel während des laufenden Betriebs mit dem Ziel, durch (grobe) Inaugenscheinnahme den Gesamtzustand der Anlage zu überprüfen. Bei der Sichtkontrolle wird zusätzlich der Zustand der Betriebsmittel durch visuelle Begutachtung und durch Aufzeichnen von einfachen Zustandsgrößen, die durch Messgeber angezeigt werden, kontrolliert.

Offensichtliche Funktionsmängel werden erfasst. Eine Funktionskontrolle wird schließlich durchgeführt, um zu überprüfen, ob eine Anlage die geforderte Funktion erfüllt.

Verbesserung

Wird die Qualität der elektrischen Anlage oder ihrer Funktion durch bestimmte Maßnahmen erhöht, spricht man von einer Verbesserung.

Schwachstellenanalyse

Will man Schwachstellen oder Mängel ermitteln, bietet sich die Schwachstellenanalyse, z. B. mittels Thermografie an. Durch den Einsatz dieser berührungslosen Temperaturmesstechnik wird eine zuverlässige Methode und Bewertung von Schwachstellen bei gleichzeitig laufendem Produktions- und Fertigungsprozess ermöglicht. Sie eignet sich zur Beurteilung des Zustandes von technischen Maschinen, Anlagen und Systemen anhand der Oberflächentemperatur von Komponenten und Betriebsmitteln sowie zur Abschätzung des Instandsetzungszeitpunktes und der ergänzenden Zustandsüberwachung (Bild 3). Nicht selten müssen zusätzliche Messungen zur Ermittlung weiterer Parameter (beispielsweise die Messung des Betriebsstromes) durchgeführt werden, um eine sachgerechte Interpretation der thermografischen Bilder überhaupt erst möglich zu machen. Nicht zuletzt muss die Dokumentation der interpretierten thermografischen Bilder in einer geeigneten Form dargestellt werden. Nur so können sinnvolle Schlüsse aus den Untersuchungsergebnissen gezogen werden.

Instandhaltungsstrategien

Die Instandhaltung oder Instandsetzung ist eine Maßnahme zur Rückführung oder Wiederherstellung einer elektrischen Anlage in einen definierten funktionsfähigen Zustand. Die bereits beschriebenen Maßnahmen können miteinander kombiniert werden und ergeben eine Instandhaltungsstrategie. In der Praxis werden heute verschiedene Strategien angewandt:

  • korrektive Instandhaltung (unplanmäßige oder ereignisorientierte Instandhaltung),
  • vorbeugende Instandhaltung (planmäßige Instandhaltung),
  • voraussagende Instandhaltung (zustandsorientierte Instandhaltung).

Korrektive Instandhaltung

Nach einem Ausfall des Systems wird die Schadensursache festgestellt und behoben. Die ereignisorientierte Instandhaltung erzeugt meist die geringsten Kosten für die eigentlichen Instandhaltungsmaßnahmen, denn nur bei einem Fehlerereignis fallen Kosten an. Mögliche Folgekosten für Ausfall und Ersatz sind jedoch oftmals nur schwer abschätzbar. Daher sollte diese Art der Instandhaltung nur dann zur Anwendung kommen, wenn die Folgen eines Betriebsmittelausfalls übersehbar und räumlich begrenzt sind und eine Wiederinbetriebnahme durch geeignete Instandsetzungs-, Austausch- oder Erneuerungsmaßnahmen kurzfristig machbar ist. Ein weiterer Grund für diese Instandhaltungsart kann die Vielzahl der eingesetzten Betriebsmittel sein, die geplante Instandhaltungsmaßnahmen aus wirtschaftlichen Gründen nicht rechtfertigt.

Bei der ereignisorientierten Instandhaltung wird der Ist-Zustand nicht systematisch durch Inspektionen erfasst. Wartungen und Instandsetzungen werden nach Eintritt von Fehlfunktion bzw. anderen Ereignishäufungen oder bei Ausfall durchgeführt. Diese Instandhaltungsart kommt bei wartungsarmen und nahezu wartungsfreien Betriebsmitteln mit hoher Zuverlässigkeit zum Einsatz. Voraussetzung ist, dass Auswirkungen in Folge der Fehlfunktion begrenzt sind und entsprechende Instandhaltungsmaßnahmen in der Regel sofort nach Funktionseinschränkung des Betriebsmittels eingeleitet werden. Die benötigten Materialien und Personalkapazitäten können dafür bereits vorgehalten und deren Einsatz in einem Organisationsplan im Vorfeld festgelegt werden.

Vorbeugende Instandhaltung

Die vorbeugende Instandhaltung verfolgt das Ziel, rechtzeitig an elektrischen Anlagen Instandhaltungsmaßnahmen einzuleiten, bevor der Abnutzungsvorrat aufgebraucht ist bzw. Fehlfunktionen auftreten. Nach Ablauf des Instandhaltungszyklus werden unabhängig vom Zustand des Betriebsmittels Verschleißteile ausgetauscht. Dabei werden die Instandhaltungsmaßnahmen nach einem vorgegebenen Instandhaltungsplan durchgeführt. Dies erfolgt nach regelmäßigen Zeitintervallen unabhängig vom Zustand der Komponenten. Der Umfang der Instandhaltungsmaßnahmen ist dabei im Voraus festgelegt. Auf der Grundlage der Betriebserfahrungen werden die Instandhaltungszyklen so gewählt, dass die Funktionsfähigkeit der Anlage nicht gefährdet ist.

Voraussagende Instandhaltung

Für bestimmte Betriebsmittel kann eine effizientere Instandhaltung dadurch erreicht werden, dass man die Aktivitäten mehr auf die Besonderheiten und Anforderungen des zu betrachtenden Betriebsmittels ausrichtet. Zeitpunkt und Umfang der zu ergreifenden Maßnahmen werden in diesem Fall vom Zustand des jeweiligen Objektes abhängig gemacht. Um eine solche zustandsorientierte oder auch voraussagende Instandhaltung erfolgreich durchführen zu können, müssen ausreichend Informationen über die Betriebsmittel zur Verfügung stehen. Nur dann kann der Zustand qualifiziert und zuverlässig beurteilt werden. Diese Informationen können im Rahmen der Zustandsüberwachung oder durch Zustands- und Diagnosemessungen oder Stichproben gewonnen werden. Die zustandsorientierte Instandhaltung ermöglicht, die Instandhaltung durch Verringerung des Aufwandes und der Häufigkeit technisch und wirtschaftlich effizienter zu gestalten. Darüber hinaus wirkt sie sich positiv auf die Verfügbarkeit und Nutzungsdauer aus. Unvorhergesehene Ausfälle werden nur noch selten auftreten. Die Zustandsinformationen erlauben eine weitgehende Ausschöpfung der Nutzungsdauer. Diese Instandhaltungsart bietet sich vor allem bei solchen Betriebsmitteln an, die mit Einrichtungen zur Zustandsüberwachung und -beurteilung ausgerüstet sind oder bei denen eine Zustandsbeurteilung durch Inspektion oder Diagnosemessungen möglich ist. So können die Anlagenkomponenten in einem EDV-System hinterlegt sein und nach festgelegten Intervallen ein Verschleißgrad festgestellt werden, der in das System zurückgemeldet wird. Hieraus resultieren dann neue Intervalle oder Aufträge zum Auswechseln bestimmter Bauteile.

Wahl der Strategie

Während bei der verhältnismäßig preiswerten ereignisorientierten Instandhaltung der Ausfall einer Anlage in Kauf genommen wird, stehen bei der planmäßigen und zustandsorientierten Instandhaltung die Anlagenverfügbarkeit im Fokus. Welche Strategie die geeignete ist, muss für jede Anlage ermittelt werden. Auch eine Kombination verschiedener Strategien ist möglich.

Literatur: [1] Web-Lernmodul des GDV „Erst- und Wiederholungsprüfungen“:

Autor: M. Heberer

Der vollständige Beitrag ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

Bilder: (2) Begriffe und Maßnahmen der Instandhaltung enthält DIN 31051 (Quelle: GDV-Lernmodul)

(3) Fehlerstellen mit thermischer Auffälligkeit (Beispiele) a) Kontaktfehler am NH-Sicherungselement b) defekte Schraubverbindung am Transformator c) defekter Steckkontakt am Kondensator einer Kompensationsanlage (Quelle: VdS 2858)

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