Energieeffiziente Lüfterüberwachung anhand der Stromaufnahme
Stromaufnahme als Indikator für Lüfterzustand und -leistung
Ziel des Projekts
Ob in der Automobilindustrie, der Lebensmittelproduktion oder der Elektronikfertigung – Lüfter sind die unsichtbaren Helden. Sie sorgen für eine ordnungsgemäße Absaugung und Abluft der Stäube, Dämpfe und Abwärme, die in einer Produktion entstehen. Dadurch schützen sie Mensch und Maschine vor gesundheitlichen Schäden. Um den Zustand des Lüfters zu überwachen ist neben der Schwingungsüberwachung eines Lüfters die Stromerfassung eine weitere wichtige Größe. Die erfassten Stromwerte liefern wichtige Hinweise auf mögliche Kurzschlüsse in der Motorwicklung, Schwergängigkeit von drehenden Komponenten und Störungen im Frequenzumrichter. Entsteht ein Wicklungsschaden am Motor durch eine falsche Stromaufnahme, führt dies beispielsweise zum Ausfall des Lüfters und damit zur Verschlechterung der Abluft mit gesundheitlichen Konsequenzen für Mensch und Maschine.
Durch den Einsatz eines ifm Stromwandlers und der IIoT-Plattform moneo kann der Stromverbrauch von Maschinen überwacht, gesteuert und damit potenzielle Fehlströme erkannt werden, um mögliche Schäden frühzeitig zu detektieren.
Sicherung der |
optimaler Ressourceneinsatz durch bedarfsgerechte Wartung |
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Optimale Abluftlösungen für
Ihre energieeffizienten Produktionsprozess
Durch die Überwachung der Stromaufnahme an einem Lüfter bieten sich zahlreiche Vorteile. Die erfassten und verarbeiteten Stromwerte liefern wichtige Informationen über den Zustand der Anlage. Sie geben Auskunft über die Motorwicklung, sich drehende Komponenten und zeigen Störungen im Frequenzumrichter an. Dank der umfassenden Datenaufzeichnung werden sich anbahnende Störungen frühzeitig erkannt. Wartungsarbeiten können somit bedarfsgerecht eingeplant und durchgeführt werden. Zudem unterstützt moneo dabei, den Energieverbrauch zu analysieren und zu optimieren, indem es genaue Messungen des Stromflusses liefert. Durch die Überwachung von Überströmen können Stromwandler dazu beitragen, Schäden an elektrischen Anlagen zu verhindern und somit die Anlage zu schützen. Insgesamt werden Wartungen gezielt geplant und die Prozesssicherheit erhöht. Eine gute Luftqualität für das Personal und die Prozessqualität wird sichergestellt.
Nutzenversprechen
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ProzessqualitätFrühzeitige Störungserkennung und bedarfsgerechte Wartung
In zahlreichen Produktionsprozessen ist eine effiziente Abluft unerlässlich. Sie gewährleistet die Absaugung von verschiedenen Dämpfen und sichert somit die Maschinenverfügbarkeit, eine gute Luftqualität und den gesamten Fertigungsprozess. Wie das funktioniert?
Zur Optimierung der Wartung und Überwachung Ihrer Lüfter erfassen Sensoren die Stromwerte aller drei Phasen zwischen dem Frequenzumrichter und dem Lüfter. Eine Messung der Phasendifferenz liefert zusätzliche Erkenntnisse über den Zustand des Lüftermotors. Ein Stromwandler und moneo überwachen den Stromverbrauch und erkennen mögliche Schwergängigkeit von drehenden Teilen. Ein Frequenzumrichter zeichnet dabei alle drei Phasen der Stromwerte auf. Auch wird geprüft, ob der Lüfter im Teil- oder Volllastbereich läuft und wie die Stromaufnahme sich in den einzelnen Phasen verhält.
Alle Prozesswerte werden in moneo visualisiert und geben einen schnellen Überblick über den Zustand der Anlage. In moneo können die Wartungsarbeiten im Ticketsystem, als auch Historiendaten dokumentiert werden. Das einfache Handling und die einfache kundenspezifische Anpassung sowie Installation der Stromwandler erfordern keinen Maschinenstillstand oder Trennung von Leitungen, da der Sensor auf- und zugeklappt und somit um die Leitung gelegt werden kann. Insgesamt wird der gesamte Prozess optimiert, indem statt einer zeitbasierten eine zustandsorientierte Wartung ermöglicht wird.
Automatisierte Datenübertragung der Stromaufnahme eines Lüfters
ifm bietet integrierte Lösungen aus Hardware und Software, die einfache und effiziente Automatisierungen von Prozessen ermöglichen. Zur Verarbeitung und Übertragung der Sensordaten stellt ifm zahlreiche Schnittstellen bereit. Mithilfe verschiedener Protokolle wie MQTT oder OPC UA können die in moneo verarbeiteten Daten entweder in ein externes ERP-System oder direkt über eine spezifische Verbindung zu AWS, Azure oder die moneo Cloud übertragen werden. Mit der ifm eigenen Schnittstelle SFI besteht zudem die Möglichkeit Wartungsaufträge automatisiert in SAP zu erstellen und somit frühzeitig bei Bestellungen von Ersatzteilen reagieren zu können.
In moneo erfolgt eine sekündliche Berechnung des Maschinenstatus. Die Auslastung und der Betriebsstundenzähler werden ebenfalls auf dem EdgeGateway in der Cloud alle 60 Sekunden aktualisiert.
Systemaufbau
Schritt für Schritt: So überwachen Sie den Stromverbrauch Ihres Lüfters
ifm bietet ein breites Portfolio an Automatisierungskomponenten. Für einen reibungslosen Ablauf erfasst moneo die Daten, wertet sie aus und überwacht die Qualität der Phasenströme an einem Lüfter einer Absauganlage und ermöglicht somit bedarfsgerecht Wartungseinsätze zu planen. Notwendig ist dafür die Installation von moneo. Über ein internes VLAN sind die IO-Link Master mit dem Server verbunden. Für diese Anwendung werden drei Stromwandler ZJF056 und das IO-Link-Eingangs-/Ausgangsmodul AL2605 gewählt. Die Stromwandler umschließen alle Zuleitungen der drei Wechselstromphasen U/V/W zwischen Frequenzumrichter und den Anschlussklemmen am Lüfter. Die Messwerte der Wandler liegen als 4...20mA Analogsignal an den Signalausgängen an. Diese Werte werden über den AL2605 von 4...20mA auf IO-Link umgesetzt. Über einen IO-Link Master der Baureihe AL1352 werden die Daten moneo bereitgestellt. Die Werte der Stromaufnahme der drei Zuleitungen U/V/W sollen mit Hilfe von drei Stromwandlern gemessen werden.
Um aussagekräftige Prozesswerte zu erhalten, muss der Messwert des Stromwandlers in den eigentlichen Stromwert (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A*) des Wandlers umgerechnet werden. Dies erfolgt in moneo über die Funktion „Kalkulierte Werte“ (Calculated Values). Somit können elektrische und mechanische Schadensbilder, wie Kurzschlüsse an der Motorwicklung, die Schwergängigkeit von drehenden Komponenten und Störung im Frequenzumrichter erfasst werden. Aus den ermittelten Stromwerten werden die Differenz der drei Phasen und der Durchschnittstrom aller drei Phasen berechnet, sodass die Werte untereinander verglichen werden können.
* Der ZJF056 Werkseinstellung = 100A. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen, wurde der Messbereich über den Dip-Schalter am Wandler auf 50A angepasst.