Mit der integrierten Diagnose und Online-Verbindung können die Drehgeber indirekt den Zustand benachbarter Maschinenteile überwachen.

Mit der integrierten Diagnose und Online-Verbindung können die Drehgeber indirekt den Zustand benachbarter Maschinenteile überwachen.Leine&Linde

Drehgeber sind das zentrale Element für die Rückmeldung von Geschwindigkeiten. Häufig hängt von der einwandfreien Drehzahlrückmeldung die Funktion der gesamten Anlage ab. Deshalb ist es so wichtig, dass ein Drehzahlsensor trotz seiner Montage an vorderster Front unter allen Umständen zuverlässig arbeitet. Temperatur, Drehzahlen und Vibrationen sind typische Faktoren, die sich auf die Lebensdauer von Drehgebern auswirken – und je nach Intensität signifikant beeinflussen: Je nach Umgebungsbedingungen können Drehgeber nur wenige Monate, einige Jahre oder Jahrzehnte funktionieren.

Um darüber zuverlässige Aussagen machen zu können, hat die auf Drehgeber spezialisierte Firma Leine&Linde mit ADS Online (Advanced Diagnostics System) ein Tool entwickelt, das permanent den Zustand des Drehgebers analysiert und vor drohenden Störungen warnt, bevor diese auftreten. Mehr noch: Durch die grafische Auswertung der verschiedenen Daten lassen sich indirekt auch Veränderungen im Maschinenumfeld erkennen. Ein defektes Walzenlager verursacht beispielsweise höhere Vibrationen, die sich auch im Drehgeber bemerkbar machen und somit mittels ADS Online registrierbar sind.

Condition Monitoring per Drehgeber

Bei der Inbetriebnahme eines Antriebs lassen sich die Betriebsbedingungen im Neu-Zustand (as build) per Software protokollieren. Durch Festlegung von Grenzwerten für die verschiedenen Parameter sind dann Veränderungen im Maschinenverhalten erkennbar – die Grundlage für eine bedarfsorientierte Wartung. Damit gehört der Komponententausch auf Verdacht der Vergangenheit an.

Nach rund 1.200 Betriebsstunden wurden die Diagnosedaten des Drehgebers an der Haspelanlage analysiert. Verantwortlich für die Ausfälle war nicht der Drehgeber, sondern sporadische Kurzschlüsse der Signalleitungen.

Nach rund 1.200 Betriebsstunden wurden die Diagnosedaten des Drehgebers an der Haspelanlage analysiert. Verantwortlich für die Ausfälle war nicht der Drehgeber, sondern sporadische Kurzschlüsse der Signalleitungen.Leine&Linde

Bei einem großen Stahlproduzenten traten beispielsweise an einer Haspelanlage sporadische Probleme mit einem Drehgeber auf. Immer wieder kam es zu Betriebsstörungen, weil der Drehgeber falsche Signale an den Umrichter sendete. Deswegen tauschten die Instandhalter den Drehgeber mehrmals aus und schickten die Geräte zur Fehleranalyse an den Hersteller. Das Ergebnis: Die Drehgeber waren ohne Befund. Also musste die Ursache woanders liegen. Aufschluss darüber brachte erst die Installation eines Drehgebers der Baureihe XHI 801/803 mit integrierter Diagnose. Nach rund 1.500 Betriebsstunden, davon ungefähr 1.200 h im Produktiv-Betrieb, wurden die Fehlerdaten über die Ethernet-Schnittstelle ausgelesen und analysiert. Anhand dieser Informationen identifizierten die Instandhalter einen Fehler, der mit anderen Messmitteln wohl nie aufgedeckt worden wäre: Während des Überwachungszeitraums gab es an unterschiedlichen Tagen und Zeiten Kurzschlüsse auf den Ausgangsleitungen – außerhalb des Drehgebers. Damit war klar: Die auf Verdacht getauschten Drehgeber waren nicht für die Störung verantwortlich. Künftig entfällt der Austausch der Drehgeber und die dadurch verursachten Produktionsunterbrechungen. Bei einem Stundensatz von bis zu 20.000 Euro ein enormer Betrag.

Mehrere Sensoren im Drehgeber vereint

Starke Vibrationen sind in der Stahlproduktion normal. Auch hier sind die beiden Betriebsunterbrechungen deutlich zu sehen. Rückschlüsse auf die ­eigentliche Fehlerursache sind allerdings nicht möglich.

Starke Vibrationen sind in der Stahlproduktion normal. Auch hier sind die beiden Betriebsunterbrechungen deutlich zu sehen. Rückschlüsse auf die ­eigentliche Fehlerursache sind allerdings nicht möglich.Leine&Linde

Da der Drehgeber direkt am Motor oder Generator sitzt, ist er unmittelbar von den Betriebsbedingungen betroffen. Mit der Software ADS Online wird die Drehgeberfunktion um die Diagnose seines direkten Umfelds erweitert. Als Multisensor erfasst der Drehgeber fortlaufend Umgebungsparameter wie Vibration, Temperatur, Wellendrehzahl und Betriebsspannung. Erreicht ein Umgebungsparameter einen potenziell bedrohlichen Wert, sendet der Drehgeber über sämtliche Kanäle eine Warnmeldung – per LED vor Ort, per Alarmkontakt oder über Ethernet an die Steuerung. Bei einer Warnmeldung bleibt der Drehgeber immer noch funktionstüchtig, ist jedoch einem erhöhten Schadensrisiko ausgesetzt. Ergreift der Betreiber rechtzeitig Maßnahmen, sodass wieder akzeptable Umgebungsbedingungen vorliegen, lässt sich der Alarm wieder deaktivieren. Der Drehgeber läuft dann im Normalbetrieb weiter.

Wahl individueller Alarmstufen

Entsprechend den Anforderungen der Applikationen, lassen sich die Grenzwerte individuell anpassen. Der Anwender kann dazu eigene Alarmstufen für jeden Parameter programmieren. Verschiedene Grafiken geben Aufschluss über die registrierten Daten, die der Sensor über seine gesamte Lebensdauer archiviert. Ein erhöhtes Vibrationsniveau kann darauf hinweisen, dass die Lager von Drehgeber oder Motor schneller verschleißen. Ein Temperaturanstieg ist ein Indiz, dass im Maschinenstrang eine erhöhte Reibung vorliegt und Servicebedarf besteht. Zudem lässt sich die Aufnahmefunktion der Betriebs- und Umgebungsparameter individuell steuern und zur Analyse des Antriebsstrangs bei speziellen Betriebsbedingungen nutzen, beispielsweie beim Anfahren der Anlage, Lastwechseln sowie bei Teil- oder Vollast.

Funktionskontrolle inklusive

In der Drehgeberbaureihe XHI 801/803 ist das ­Diagnosesystem ADS Online integriert, das fortlaufend Geräteparameter überwacht, etwa:

  • ob die Anzahl der erkannten Impulse mit der erwarteten Anzahl übereinstimmt,
  • ob die Drehgeberoptik noch der erwarteten Qualität entspricht oder
  • ob die Ausgangssignale das richtige Spannungsniveau halten.

Eine wichtige Funktion von ADS Online besteht in der automatischen Analyse jedes erkannten Fehlers und der Einteilung in eine der vier für den ­Zustand des Drehgebers relevanten Kategorien. Über Ethernet (M12-Stecker) und die zugehörige Software lassen sich zu jedem erkannten Fehler detaillierte Informationen und die Umgebungsbedingungen bei Eintreten des Fehlers auslesen.

Die ‚Fieberkurve‘ macht schleichende Systemänderungen wie erhöhte Reibung sichtbar.

Die ‚Fieberkurve‘ macht schleichende Systemänderungen wie erhöhte Reibung sichtbar.Leine&Linde

Erkennt der Drehgeber eine Funktionsabweichung, werden automatisch alle Betriebs- und Umgebungsparameter mit einem Zeitstempel versehen und archiviert. Dabei legt der Drehgeber einen Fehlerpuffer mit detaillierten Angaben zum Trend der Parameter fünf Minuten vor und fünf Minuten nach dem eingetretenen Fehler an (Pre/Posttrigger). Anhand dieser Signalverläufe lässt sich das Verhalten von Maschine und Umgebung um den Fehlerzeitpunkt herum genau untersuchen und die Ursache identifizieren. Im Fall der Haspelanlage beispielsweise die Anschlussleitung zum Drehgeber.