Wie Motoren jetzt selbst den Wartungsbedarf melden

Niederspannungs-Asynchronmotoren kommen in nahezu allen Industrieanwendungen vor und werden allgemein als die Arbeitspferde der Industrie bezeichnet. Wie andere Maschinen auch unterliegen sie Verschleiß und Alterungsprozessen, die durch thermische, elektrische und mechanische Belastungen sowie Umwelteinflüsse bedingt sind. So werden etwa 75 % der Motorausfälle durch Schäden an den Lagern oder der Ständerwicklung verursacht. Werden keine Gegenmaßnahmen ergriffen, treten früher oder später Mängel auf, die sich nicht mehr beheben lassen.

Die meisten Arten von Ausfällen und Störungen können durch Wartungsmaßnahmen vermieden werden. Um Wartungsarbeiten im Voraus planen zu können, benötigen Anlagenbetreiber präzise Informationen darüber, welche Bauteile repariert oder ausgetauscht werden müssen und zu welchem Zeitpunkt dies geschehen muss.

Reaktiv oder proaktiv warten

Die beiden grundlegenden Wartungskonzepte sind „reaktiv“ und „proaktiv“. Die meisten Niederspannungsmotoren werden in der Industrie in weniger kritischen Anwendungen ohne Zustandsüberwachung eingesetzt. Sie werden reaktiv gewartet, d. h., sie laufen so lange, bis eine Störung oder ein Ausfall auftritt. Dann werden sie instand gesetzt oder ausgetauscht. Auf diese Weise wurden die meisten Niederspannungsmotoren bisher gewartet.

Der Vorteil dieser Strategie liegt darin, dass die Wartungskosten selbst minimiert werden. Sie hat jedoch einen wesentlichen Nachteil: Stillstände sind nicht planbar und können hohe Kosten verursachen. Obwohl der Prozess möglicherweise selbst nicht direkt betroffen ist, ist ein unerwarteter Ausfall immer unangenehm.

Um die Vorteile der Zustandsüberwachung nutzen zu können, benötigen Anlagen ein effizientes, zustandsbasiertes Instandhaltungsprogramm und die rechtzeitige Umsetzung der notwendigen Maßnahmen. Verglichen mit einer reaktiven Instandhaltungsstrategie können die Vorteile wie längere Motorbetriebszeit, längere Lebensdauer, höhere Leistung und geringerer Energieverbrauch genutzt werden.

Zustandsüberwachung im Rahmen einer proaktiven Wartung würde bedeuten, dass ein Komponentenverschleiß frühzeitig erkannt werden könnte. Motoren ließen sich dann warten, bevor etwas schief geht, um unerwartete Ausfälle und mögliche erhebliche sekundäre Schäden an anderen Anlagenteilen zu vermeiden. Der proaktive Ansatz umfasst dabei zwei Strategien: die vorbeugende und die vorausschauende Wartung.

Bei der vorbeugenden Strategie wird eine Wartung nach Plan durchgeführt, der häufig vom Anlagenlieferanten aufgrund von Erfahrungswerten vorgegeben wird. Die vorausschauende Wartung basiert hingegen auf dem tatsächlichen Zustand der Einrichtungen, d. h. die Anlage muss mit einem Zustandsüberwachungssystem ausgerüstet sein. Diese Strategie reduziert die Wartungskosten und minimiert die Stillstandszeiten, denn Abschaltungen lassen sich auf Basis der Ergebnisse der Zustandsüberprüfungen planen.

Smarte Sensoren machen Motoren „intelligent“

Fest installierte Zustandsüberwachungssysteme waren bislang zu kostspielig, um sie für Niederspannungsmotoren einzusetzen. Konventionelle Zustandsüberwachungssysteme erfordern eine aufwendige Infrastruktur und Fachpersonal zur Installation und Wartung der Überwachungseinrichtungen.

ABB bietet jetzt eine neue Sensortechnologie an, bei der Motoren dem Anwender selbst mitteilen, wann es Zeit für eine Wartung ist. Bei der neuen Lösung liegt der Schwerpunkt auf Benutzerfreundlichkeit unter Berücksichtigung der Geschäftsabläufe des Anlagenbetreibers. Die Wartung erfolgt nach dem tatsächlichen Bedarf und nach Zeitintervallen oder Betriebsstunden – wie bei der vorbeugenden Wartung.

ABB hat einen intelligenten Sensor entwickelt, der direkt am Gehäuse von Niederspannungsmotoren angebracht wird. Der Sensor ist mit dem Motor nicht elektrisch verbunden, sodass Unbefugte auf diesem Weg nicht auf den Motor zugreifen können. Er erfasst die wichtigsten Zustands- und Betriebsparameter des Motors wie Vibrationen, Temperatur oder Überlastung und ermittelt den Energieverbrauch. Die Daten von der Sensoreinheit werden drahtlos über ein Smartphone oder ein Gateway und über das Internet an einen Cloud-basierten Server von ABB übertragen. Dort werden sie mit einer speziell entwickelten Software analysiert und dem Anlagenbetreiber als verwertbare Informationen entweder auf dem Smartphone oder in einem speziellen Kundenportal für die Wartungsplanung zur Verfügung gestellt.

Die intuitive Benutzerschnittstelle verfügt über ein „Ampel“-System, das einen Überblick über die überwachten Motoren bietet. Erkennt der Sensor ein Problem, gibt er eine Warnung an den Anwender, der dann über das Portal die Trenddaten einsehen kann und weitere Informationen über das Betriebsprofil des Motors erhält.

Kontinuierliche Zustandsüberwachung

Die Lösung von ABB ermöglicht bei nahezu allen Niederspannungsmotoren eine fest installierte, kontinuierliche Zustandsüberwachung, sodass Anlagenbetreiber ihre Motoren in die vorausschauende Wartung aufnehmen können. Eine sorgfältige Instandhaltungsplanung hat eine höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer der Elektromotoren zur Folge. Darüber hinaus können Energieverbrauchsmuster analysiert werden, um effizientere Lastprofile zu erstellen und so den Energieverbrauch der Anlage zu senken.

Die neuartige Sensortechnologie bietet Anlagenbetreibern nicht nur enorme Einsparmöglichkeiten bei der Wartung und Instandhaltung, sondern macht künftig auch Motoren fähig für die ABB-Strategie Internet of Things, Services and People (IoTSP), sodass sich die Chancen der Digitalisierung und neue Geschäftsmodelle für die Wartung von Niederspannungsmotoren erschließen lassen.

Der Smart Sensor ist ein Werkzeug für Dienstleister, die zusammen mit ihren Leistungen eine moderne Instandhaltung anbieten. Die Sensortechnologie eröffnet somit eine völlig neue Instandhaltungs-, Dienstleistungs- und Servicewelt, in der unterschiedliche Dienstleister helfen, die Anlagenleistung zu erhöhen und gleichzeitig Kosten zu sparen.

Autor: J. Spoorendonk
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