Überwachungssystem

e-MCM Motorstromanalyse fürs Monitoring von E-Motor und Maschinen in einem

e-MCM Motorstromanalyse fürs Monitoring von E-Motor und Maschinen in einem

e-MCM Motorstromanalyse fürs Monitoring von E-Motor und Maschinen in einem

e-MCM Motorstromanalyse fürs Monitoring von E-Motor und Maschinen in einem

e-MCM Motorstromanalyse fürs Monitoring von E-Motor und Maschinen in einem

e-MCM Motorstromanalyse fürs Monitoring von E-Motor und Maschinen in einem

Das e-MCM Gerät überwacht von Avibia nicht nur die elektrischen Werte von E-Motoren, sondern zusätzlich die angetriebene Maschine und erkennt mechanische und Prozessfehler.

Elektromotoren und Maschinen sind mechanisch über Riemen, Kupplungen, Getriebe oder direkt miteinander verbunden. Über diese Kopplung werden Schwingungen der Arbeitsmaschine oder mechanische Prozessstörungen zurück auf den Motor übertragen. Dort bilden sich die Effekte in Motorstrom und -spannung ab. Mit einer geeigneten Messtechnik können die Rückwirkungen noch in den elektrischen Zuleitungen des Motors im Schaltschrank gemessen, ausgewertet und den verursachenden Symptomen zugeordnet und überwacht werden. Genau das leistet das e-MCM Gerät vollautomatisch und nutzt den Elektromotor dabei als Sensor. Zusätzlich werden die wichtigsten elektrischen Gesundheitsdaten des Motors und dessen Leistungswerte gleichzeitig mit ermittelt. e-MCM für die stationäre Überwachung und AMTpro für mobile Anwendungen und Routengänger.

Der Motor als hochentwickelter Sensor für das Condition Monitoring

Entwickelt wurde e-MCM für die vorausschauende Instandhaltung kritischer, rotierender Wechselstrommaschinen von der Firma Artesis. Der patentierte maschinelle Lernalgorithmus des e-MCM ermöglicht eine umfassende Fehlererkennung bereits im Voraus eines sich anbahnenden Schadens. Mit der permanenten Überwachung und der modellbasierten Spannungs- und Stromanalyse in Echtzeit kann e-MCM elektrische, mechanische sowie Prozessfehler von Motoren und Generatoren mit fester und variabler Drehzahl erkennen. Ein e-MCM Gerät nutzt den Motor selbst als hochentwickelten Sensor. Ermöglicht wird damit eine kontinuierliche Online Fehlerüberwachung und gleichzeitige Leistungsmessung in einem.

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Fehlersymptome die vom e-MCM erfasst werden

Komponentenfehler

Prozessfehler

Elektrische Fehler

Lose Fundamente/ Komponenten

Hohe Energieaufnahme

Spannung (alle drei Leiter)

Mechanische Unwucht

Schlechter Wirkungsgrad

Strom (alle drei Leiter)

Transmissionsfehler

Kavitation in Pumpen

Frequenz

Fehler im angetriebenen Gerät

Strömungsturbulenzen in

Ventilatoren, Gebläsen

Spannungsunsymmetrie

Getriebe, Riemen, Kupplung

Filter- und

Wärmetauscherverschmutzung

Stromunsymmetrie

Lagerschäden

Schmierung

Motorlast

Stator und Rotor Fehler

Überdimensionierte/

unterdimensionierte Motoren

Leistungsfaktor

Interne, elektrische Fehler

Störung der Luftströmung

Wirk-/Blindleistung

Externe, elektrische Störungen

 

Oberschwingungen

 

Die Installation von e-MCM erfolgt mit Hilfe von Stromtransformatoren an die drei Netzphasen des Motors und des Überwachungsmonitor in einer beliebigen Schalttafel. e-MCM befindet sich typischerweise in oder in der Nähe des Motor Steuerschaltschranks und ist besonders nützlich in Umgebungen, in denen die Motoren nicht leicht zugänglich sind, entweder weil sie abgelegen oder die Umgebung gefährlich oder unzugänglich ist.

Automatisierte Motorstromanalyse mit Experten-Know-how

Die von der NASA entwickelte Technologie bietet die Möglichkeit des maschinellen Lernens in einem kompakten Einbauinstruments. Mehr als 100.000 Motorsignale wurden aufgezeichnet und ausgewertet. Dieses Erfahrungswissen steckt in der Software und macht diese automatisch zu einem erfahrenen Experten. Aufgrund des maschinellen Lernalgorithmus den Normalbetrieb unter einer Vielzahl von Bedingungen erkennen, wie z. B. unterschiedliche Drehzahlen oder Lasten - und ermöglicht so eine engmaschige Kontrolle ohne Fehlalarme.

Beim ersten Einschalten beginnt das e-MCM einen automatischen Selbstlernprozess, bei dem es den normalen Betriebszustand der Anlage erlernt. Wenn e-MCM einen neuen Betriebszustand identifiziert, den es während der Selbstlernphase nicht kennen gelernt hat, bietet es die Möglichkeit, diesen Zustand in zukünftige Überwachungen mit einzubeziehen. e-MCM überwacht die rotierenden Maschinen permanent, führt kontinuierlich Messungen durch und vergleicht diese mit dem digitalen Zwilling, der während des Selbstlernprozesses erstellt wurde.

Wie funktioniert ein e-MCM Gerät?

Das e-MCM verwendet eine mathematische Modellierungsmethode zur Erkennung und Diagnose von Fehlern in Elektromotoren und damit verbundenen Komponenten. Das mathematische Modell wird während der Selbstlernphase im Betrieb automatisch gebildet. Während dieser Phase werden die drei Eingangsspannungen und -ströme kontinuierlich gemessen und mit Hilfe von Systemidentifikationsalgorithmen verarbeitet, die die Modellparameter unter einer ganzen Reihe von Betriebszuständen bestimmen. Sobald dies abgeschlossen ist, verfügt e-MCM über ein vollständiges Modell, das das normale Verhalten der Maschine in einem umfassenden Bereich von Betriebszuständen darstellt.

Wenn ein Fehler im Motor, im Antriebsstrang oder in der angetriebenen Ausrüstung auftritt, wirkt sich dies auf die Signalform des Eingangsstroms aus, wodurch sich das reale System anders verhält als das Modellsystem. Zum Beispiel können kleine radiale und axiale Verschiebungen, die aus einer Unwucht in einem angetriebenen Ventilator resultieren, werden über die Kupplung auf den Motor übertragen und verändern dessen elektrische Eigenschaften in messbarer und reproduzierbarer Weise.

Im Überwachungsmodus vergleicht e-MCM kontinuierlich die Modellparameter mit denen, die in dem während der Selbstlernphase erstellten Referenzmodell enthalten sind. Durch den Abgleich von Änderungen in jedem dieser Parameter mit der entsprechenden physikalischen Eigenschaft des Motors oder des angetriebenen Systems und die Bewertung der Intensität der Änderung bestimmt e-MCM, ob der aktuelle Zustand der Ausrüstung normal ist und wenn nicht, welche Maßnahmen ergriffen werden sollten. Dieser Ansatz ermöglicht nicht nur eine viel empfindlichere und zuverlässigere Alarmierung, als dies mit herkömmlichen Level-Alarmen möglich ist, sondern erkennt auch die Art des Defekts, der das Problem verursacht

Automatische Datenanalyse mit verständlichen Handlungsanweisungen

Sensorbasierte Zustandsüberwachungssysteme sind zwar hervorragend in der Lage, Daten zu sammeln, erfordern meistens aber viel Fachwissen, um sie in verwertbare Aussagen umzuwandeln - genau das ist für die meisten Anwender aber entscheidend für die Nutzbarkeit und den Wert eines CMS Systems.

Das e-MCM ist in der Lage, sein durch den Selbstlernprozess aufgebautes Wissen über die Maschinen zu nutzen, um nicht nur zu erkennen, wann sich ein Fehler entwickelt, sondern auch die Art des Fehlers zu erkennen. Dadurch kann ein Wartungsteam die Maßnahmen genau auf den richtigen Bereich konzentrieren, ohne auf die Unterstützung durch einen Diagnoseexperten angewiesen zu sein.

Die e-MCM Software ermöglicht dem Anwender eine detaillierte Analyse mit den Werkzeugen Leistungsspektraldichte und Trendanalyse nach den Ursachen der Fehler. e-MCM ist so konzipiert, dass es autark arbeitet und nur dann eingreifen muss, wenn es ein Problem erkennt. Es kann auch als intelligente Komponente eines kompletten, anlagenweiten Überwachungs- und Diagnosesystems fungieren. Über Standardschnittstellen kann e-MCM in Fremdsysteme eingebunden werden, so dass viele Ergebnisse über vorhandene Anzeigesysteme angezeigt werden. Mittels der  AES  loT-Software können die Überwachungsinformationen von mehreren verteilten  e-MCM-Einheiten in einer Cloud eingesammelt und mittels Web Frontend visualisiert werden.

Unter der Bezeichnung AMTPro ist die Technik als mobiles Handgerät lieferbar. Beratung und  Vertrieb der Produkte erfolgt durch die Firma Avibia.

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Von Frank Ringsdorf, Geschäftsführer von Avibia in Engelskirchen

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