Bewaking van de balgaccumulator in een hydraulische installatie met moneo RTM
Use Case
Balgaccumulatoren behoren samen met membraanaccumulatoren, zuigeraccumulatoren en veeraccumulatoren tot de zogenaamde hydraulische accumulatoren. Voor de werking van een hydraulisch systeem zorgt de balgaccumulator voor volumecompensatie, energieopslag en demping van pulsaties of drukgolven.
Met behulp van moneo RTM kan de balgaccumulator van een hydraulische installatie gemakkelijk worden bewaakt. Een mogelijke balgbreuk of -barst wordt in een vroeg stadium herkend en plotselinge uitval van de hydraulische installatie kan worden voorkomen.
De uitgangssituatie
Tot nu toe wordt de werking van de balgaccumulator niet bewaakt. Het onderhoud wordt uitgevoerd volgens vastgestelde tijdsintervallen. Ook informatie over de levensduur van de balg zijn momenteel niet beschikbaar. De gegevens van de reeds geïnstalleerde druk- en temperatuursensoren worden meestal niet verder geanalyseerd en geobserveerd.
Zo wordt een storing in de balgaccumulator veelal niet of te laat herkend. Dit kan op zijn beurt schade veroorzaken aan andere componenten in de installatie. Als de volumecompensatie door de balgaccumulator niet meer functioneert, leidt dit tot een verhoogde belasting van de hydraulische pomp en is het beschikbaar stellen van een toereikende drukhoeveelheid dus niet meer gegarandeerd.
Doel van het project
De door ifm gepatenteerde conditiebewaking voor deze toepassing draagt bij aan de optimalisatie van het onderhoud en de vroegtijdige detectie van een dreigende balgbreuk.
Om dit op tijd te kunnen herkennen, moeten belangrijke parameters van de balgaccumulator worden bewaakt, zoals het aantal vul- en legingsprocessen. Er moet een alarm worden geactiveerd wanneer een te definiëren grenswaarde wordt overschreden.
De actuele toestand van de balg kan ook worden vastgesteld door de permanente meting van de oppervlaktetemperatuur op verschillende posities van de balgaccumulator en zo kan een eventuele balgbarst/balgbreuk tijdig worden gedetecteerd.
De uitvoering
Conditiebewaking voor de balgaccumulator wordt mogelijk gemaakt door de reeds geïnstalleerde sensoren te gebruiken en tevens de gegevensvisualisatie en het grenswaardenbeheer in moneo RTM uit te voeren. Extra vlak gemonteerde opnemers voor de temperatuurmeting worden geïnstalleerd zonder directe ingreep in het systeem. moneo RTM wordt geïnstalleerd op een interne server. Alle sensorwaarden gaan via de IO-Link-master naar de interne VLAN en moneo.
Het succes
Met moneo was het mogelijk om condition-based onderhoud te organiseren en het procesvermogen van de hydraulische installatie veilig te stellen. moneo RTM voert de volgende taken uit:
- Visualisatie van alle meetwaarden via een dashboard
- Berekening van de verschiltemperaturen tussen de verschillende temperatuursensoren
- Het tellen van het aantal vul- en legingsprocessen van de balg
- Grenswaardebeheer
- Alarmering via tickets, e-mail en SFI
- Tijdige herkenning van balgbreuken
- Optimalisatie van tijdgestuurd naar condition-based onderhoud
- Bewaking van de proceswaarden met behulp van AI-methoden
Systeemopbouw
- Druksensor systeemdruk
- Temperatuursensor hydraulisch systeem
- Temperatuursensor accumulator
- Temperatuursensor balg
- IO-Link-master
Dashboard
In het dashboard kunnen alle relevante gegevens voor de balgaccumulator duidelijk worden gevisualiseerd.
- Temperatuurverschil ③ en ④
- Temperatuurverschil ④ en ⑤
- Oppervlaktetemperatuur balg
- Oppervlaktetemperatuur accumulator
- Oppervlaktetemperatuur hydraulica
- Voorwaardelijk alarm voor balgtemperatuur
- Systeemdruk
- Verandering belasting balg
Statische grenswaarden
Statische grenswaarden worden bewaakt door twee berekende waarden (voor details zie paragraaf Berekende waarden).
Enerzijds wordt het aantal veranderingen van de belasting bewaakt, dat bepaald is via een berekende waarde. De grenswaarde hiervoor kan worden overgenomen uit het datablad van de fabrikant.
Anderzijds wordt met behulp van de berekende waarden een voorwaarde gecontroleerd op basis van twee meetwaarden:
- Temperatuur balg > 30 °C
EN
- Temperatuurverschil balg met accumulator < 2 K
Alleen als beide voorwaarden zich voordoen, kan met grote waarschijnlijkheid worden aangenomen dat de balg is gebarsten en wordt een alarm geactiveerd.
Dynamische grenswaarden (SmartLimitWatcher)
Dynamische grenswaarden (SmartLimitWatcher) geven informatie over de toestand van de balgfunctie. Hiertoe wordt de systeemdruk als doelvariabele bewaakt. De volgende hulpvariabelen worden gebruikt om de dynamische grenswaarden te berekenen:
- Temperatuur balg
- Temperatuur accumulator
- Temperatuur hydraulica
- Toerental pomp als toestandsindicator
- Trillingswaarden van de pomp
Ticket verwerkingsregels
Via deze functie kan eenvoudig worden gedefinieerd wat na activering van een waarschuwing of een alarm moet gebeuren, bijv.:
- e-mailbericht
- SAP-integratie
Voor toepassingen waarbij bijvoorbeeld bijvulprocessen nodig zijn, is hier een optimalisatie van het bijvulproces mogelijk. Dat kan bijv. informatie via e-mail naar een gedefinieerde groep ontvangers van de productievoorziening zijn, zodra het niveau in een tank wordt onderschreden, om het bijvulproces in gang te zetten.
Calculated Values: Berekende waarden
Met de berekende waarden kan aanvullende informatie worden gegenereerd uit meetwaarden.
Voorwaardelijke alarm balg
In het volgende stroomschema worden twee meetwaarden vergeleken. Alleen als voor beide meetwaarden aan de voorwaarde is voldaan, wordt bij de uitgang een 1 uitgevoerd, anders een 0.
- Temperatuur balg
- Constante als vergelijkende waarde voor balgtemperatuur
- Verschiltemperatuur tussen balg en accumulator
- Constante als vergelijkende waarde voor verschiltemperatuur
- Vergelijking ① groter dan ②
- Vergelijking ③ kleiner dan ④
- EN-koppeling tussen de vergelijkingen ⑤ en ⑥
- Omzetting binaire waarde in numerieke waarde
- Uitvoer resultaat (0 = voorwaarden niet vervuld, 1 = beide voorwaarden vervuld)
Tellen van de wisselingen in de belasting van een balg
In het volgende stroomschema worden de wisselingen in de belasting van een balg geteld. Die vormen een indicator voor de slijtage van de balg. Hiertoe wordt de systeemdruk bewaakt en vergeleken met een minimum- en maximumwaarde. Wanneer de maximumdruk wordt overschreden, wordt de teller verhoogd, een verdere verhoging wordt geblokkeerd totdat de systeemdruk eenmaal onder de minimumdruk ligt.
- Systeemdruk
- Constante minimumdruk
- Constante maximumdruk
- Vergelijking systeemdruk groter dan maximumdruk
- Vergelijking systeemdruk kleiner dan minimumdruk
- RS-flipflop
- Aantal stuks teller
- Uitvoer telwaarde
