Erkennung des Betriebszustands eines Kompressors anhand der Stromaufnahme

Keine bedarfsgerechte Wartung des Kompressors

Die Erfassung der Betriebsstunden erfolgte bislang lediglich über die Drehzahl des Kompressor Antriebs und nicht über die tatsächliche Nutzung. Kompressoren können in unterschiedlichen Betriebszuständen arbeiten. Durch die dabei bestehenden Unterschiede in der Belastung, werden die einzelnen Komponenten des Kompressors über die Zeit unterschiedlich stark beansprucht. Im Leerlauf befindet sich der Verdichter im Ruhezustand und verschleißt währenddessen nicht.

Die Betriebsstunden des Kompressors werden aktuell lediglich über die Drehzahl des Antriebsmotors erfasst. Diese Methode kann nicht zwischen LEERLAUF und LASTLAUF unterscheiden. Eine arbeitsbereichsabhängige Betriebsstundenerfassung nach LEERLAUF / LASTLAUF wird nicht durchgeführt. 

Wartungen wurden in regelmäßigen Abständen eingeplant, unabhängig davon, wie stark die Anlage in diesem Zeitraum tatsächlich in Anspruch genommen wurde.

Erfassung der Stromaufnahme des Kompressors und Weiterverarbeitung in moneo als Basis für bedarfsorientierte Wartung

Das Ziel ist es, mit Hilfe der Datenerfassung die Organisation einer bedarfsorientierten Wartung durchzuführen.

Der Wert der Stromaufnahme soll mit Hilfe eines Stromwandlers gemessen werden. Darüber sollen die unterschiedlichen Arbeitsbereiche des Kompressors ermittelt, visualisiert und deren jeweilige Zeit berechnet werden. Nutzungsdauer und damit einhergehender Verschleiß werden erfasst.

moneo RTM ist zentral auf einem Server installiert. Die IO-Link Master sind über ein internes VLAN mit dem Server verbunden.

Die ifm bietet ein breites Portfolio an Automatisierungskomponenten an. Für diese Anwendung wurden der Stromwandler ZJF056 und das Auswertesystem und Display für Analogsignale DP2200 gewählt.

Der Stromwandler umschließt eine beliebige Phase der dreiphasigen Zuleitung zum Kompressor. Der Messwert des Wandlers liegt als 4...20mA Analogsignal am Signalausgang an. Dieser Wert wird über den DP2200 von 4...20mA auf IO-Link umgesetzt. Zu beachten hierbei ist, dass die „interne Bürde“ des DP2200 aktiviert wird.

Über einen IO-Link Master der Baureihe AL1352 werden die Daten für moneo RTM bereitgestellt.

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 RTM über die Funktion „Kalkulierte Werte“ (Calculated values).

In der Analyse wird dann der errechnete Stromwert herangezogen, um den jeweiligen Arbeitsbereich des Kompressors zu unterscheiden.

* Der ZJF056 Werkseinstellung = 100A. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen, wurde der Messbereich über den Dip-Schalter am Wandler auf 50A angepasst.

• Arbeitsbereich: Aus  /  Stromaufnahme in A: <1
• Arbeitsbereich: Leerlauf  /  Stromaufnahme in A: 1 – 40
• Arbeitsbereich: Lastlauf  /  Stromaufnahme in A: >40

Organisation einer bedarfsgerechten Wartung

Die Erfassung des aufgenommenen Stroms liefert die Erkenntnis über den aktuellen Arbeitsbereich. Dadurch können die Betriebsstunden im jeweiligen Arbeitsbereich des Kompressors gezählt werden. Diese Daten bilden die Basis für die Organisation einer bedarfsgerechten Wartung des Kompressors.

Beurteilung der Anlagenauslastung

Darüber hinaus lassen sich auch Informationen zur Anlagenauslastung berechnen. Bei Erweiterungen in der Produktion kann über diesen Wert z.B. ermittelt werden, ob die Kapazität des vorhandenen Kompressors oder der Kompressoren noch ausreichend ist. Auch die Beurteilung der verfügbaren Druckluftkapazität hinsichtlich möglicher Energiekosten-Einsparungen bei Verwendung unterschiedlicher Aggregatseinheiten ist möglich.