FOUTDETECTIE BIJ DRIVES

niet per se duur

Aandrijvingen zijn in vele gevallen een kritieke en kostbare component in de productieketting. De kosten voor een uitgebreid monitoringsysteem met alles erop en eraan is dan ook zeker verantwoord. Maar bij kleinere drives weegt de extra kost veelal niet op tegenover de prijs van een eenvoudige vervanging. Toch bestaat er ook voor kleine drives een zekere vorm van conditiebewaking.

BEWAKING VAN KRITIEKE COMPONENTEN

Monitoring van een kritieke aandrijving is ondertussen ingeburgerd en bewijst, indien correct uitgevoerd, zeker zijn nut. De mogelijke te meten grootheden zijn divers en wie daaruit de juiste info haalt, kan inderdaad ingrijpen vóór de drive stukgaat. De mogelijkheden om data te capteren zijn enorm toegenomen. Een overzicht van de meest gemonitorde indicatoren.

WARMTEDISSIPATIE

Een stijgende warmtedissipatie wijst op een scheeflopende situatie. De temperatuur is dan ook een eerste belangrijke te meten parameter. Dat kan in meerdere, al dan niet gecombineerde, vormen.

Temperatuursensoren

Een eenvoudige temperatuursensor geeft voortdurend de temperatuur mee vanop één welbepaald punt in de installatie. Bij een abnormale stijging kan er ingegrepen worden. Dit is een zeer goedkope oplossing, maar ze is ook gebonden aan een aantal beperkende factoren. Er wordt slechts één punt gemeten, dus is de representativiteit voor de gehele aandrijftrein een eerste opmerking. Bovendien is het ook moeilijk om de temperatuur van draaiende onderdelen correct te meten. Er kan een contactloos meetpunt gebruikt worden, maar dat heeft dan weer een negatieve impact op de kostprijs.

Warmtebeeldcamera's

Een inspectie met warmtebeeldcamera vereist een grotere investering, maar is wel uitgebreider dan een pure temperatuurmeting. Een warmtebeeld leert - indien correct uitgevoerd - waar de zwakke punten liggen in de installatie. Een beeld zegt meer dan 1.000 woorden, leert het gezegde en twee voorbeelden illustreren dit: slecht uitgelijnde assen leiden tot wrijving in de bevestigingspunten tussen as en reductor, terwijl slechte aansluitingen van motorkabels leiden tot een grotere contactweerstand tussen kabel en klem. Beide zaken hebben één gemeenschappelijk gevolg: warmteontwikkeling.

Slecht uitgelijnde assen en slechte aansluitingen van motorkabels hebben één gemeenschappelijk gevolg, warmteontwikkeling

Die abnormale warmteopbouw laat zich meten door middel van een thermische camera. Een warmtebeeldcamera kan ook ingezet worden om in de verdeelkast de warmtehuishouding te bekijken. Een groot voordeel van een warmtebeeldcamera is dat de installatie in werking kan (en eigenlijk moet) blijven gedurende de meting. Minpunt aan deze manier van werken is dat ze geen continu beeld, maar enkel een momentopname geeft van de installatie, daarom wordt ze vaak herhaald. Een warmtebeeldcamera is bovendien ook niet goedkoop en het vergt enige kennis om het warmtebeeld correct te interpreteren. Hetzelfde geldt voor een infraroodcamera.

Olietemperatuurmeting

Olietemperatuurmeting is een derde warmtegerelateerde indicator die opgevolgd kan worden. De warmteafvoercapaciteit van de smering vermindert na verloop van tijd, waardoor de kwaliteit van de installatie ook dreigt te verzwakken.

TRILLINGEN

Via een uitgebreide trillingsanalyse kan de gezondheid van de installatie opgevolgd worden. Het analyseren van trillingspatronen is specialistenwerk, dus hier geldt ook dat het moeilijk is om een continue opvolging in te stellen. Trillingsanalyse wordt vaak ingezet als er voortdurend problemen zijn, bijvoorbeeld bij frequente lageruitval.

GELUID

Ook ultrasone sensoren kunnen problemen detecteren. Bij ultrasone sensoren wordt een hoogfrequent geluid uitgestuurd. De teruggestuurde golf uit de machine kan gecapteerd worden voor onmiddellijke of latere analyse. Abnormale patronen kunnen onder meer wijzen op scheurtjes in lagers. Ultrasone detectie is een relatief goedkope techniek.

SMEERMIDDELKWALITEIT

Het meten van het aantal vuildeeltjes en hun grootte leert veel over de slijtage van de aandrijving. Ook andere parameters kunnen deel uitmaken van een analyse zoals zuurtegraad, viscositeit, vochtgehalte …

REMKWALITEIT

Ook de kwaliteit van de rem laat zich monitoren. Dat kan op meerdere manieren gebeuren, maar in de meeste gevallen gebeurt dit elektronisch door middel van een NO (Normally Open)- of NC (Normally Closed)-microswitch. Die stuurt een veranderlijk signaal, afhankelijk van de graad van slijtage, naar het bovenliggende systeem.

OPERATIONELE GROOTHEDEN

Ook het opvolgen van elektrische grootheden kan veel leren over de toestand van de aandrijving. Een controle van de voedingsspanning leert veel over de power quality, een algemene term waarmee men aangeeft in hoeverre de geleverde netspanning beantwoordt aan de verwachtingen. Heel wat negatieve effecten (spanningsdips, -pieken, overspanningen, transiënten, harmonischen …) kunnen leiden tot een slechte werking of uitval van de aandrijving. Zeker als de motor een van de vele is in een installatie, kan de voedingsspanning niet meer voldoen aan de eisen. In sommige gevallen kan ook een grondige controle van EMC-stroombronnen in de buurt een uitweg bieden.

Een stroommeting onder belasting is een eenvoudige manier om opwarming toe te wijzen aan overbelasting. Ook koppel- of torquemeters kunnen dienen in een monitoringssysteem

Aan de uitgangszijde kan een eenvoudige stroommeting wijzen op overbelasting. Buitensporige stroomopname, te weinig koppel en oververhitting zijn hier de primaire symptomen. Bij een overbelaste motor kunnen de individuele componenten zoals lagers, motorwikkelingen en andere componenten blijven werken, maar de motor kan niet meer afkoelen. Een stroommeting onder belasting (via stroomtangen) is een eenvoudige manier om deze opwarming toe te wijzen aan overbelasting. Ook koppel- of torquemeters kunnen ingezet worden in een monitoringssysteem. Bij koppelmetingen wordt het koppel in de as van een aandrijving gemeten. Zo kan men bijvoorbeeld nagaan of een installatie nog haar vereiste vermogen kan leveren. Dit gebeurt door, naast het koppel, ook het toerental te meten.

LOW COST KAN OOK

Zware aandrijvingen die een aanvoerband in een steengroeve doen bewegen, zullen ongetwijfeld baat hebben bij een doorgedreven condition monitoring. De kostprijs van dit type aandrijving, in combinatie met de potentiële financiële schade van een ongeplande stilstand, maakt een investering in een of meerdere monitoringstechnieken zeker de moeite waard.

De vraag stelt zich evenwel wat er met kleinere aandrijvingen moet gebeuren. Er was een tijd dat men goedkope aandrijvingen gewoon op stock nam, om ze na een breuk een op een te vervangen. Maar eindklanten willen minder stock nemen en beschikken ook steeds minder over technici die op elk moment van de dag beschikbaar zijn om de vervanging uit te voeren. Zij zijn dus vragende partij om ook de slijtage van deze aandrijvingen in kaart te brengen, zodat ze tijdens geplande productiestilstanden de bijna-defecte aandrijvingen kunnen vervangen. Technisch is dit perfect mogelijk, maar er rest enkel één probleem: de benodigde hardware (sensoren, meettoestellen …) is duur in vergelijking met de toestellen. Producenten zochten dus naar een prijsbewuste oplossing voor dit probleem.

FREQUENTIEREGELAAR BEVAT AL SCHAT AAN INFORMATIE

Bij decentrale aandrijvingen kan men de onboard PLC en frequentieregelaar inschakelen om dit tot op zekere hoogte te doen. De frequentieomvormer doet eigenlijk niks anders dan de snelheid voortdurend aanpassen aan wat de gebruiker wil. Daarom verzamelt hij continu data over geleverde stroom, spanning en toerental. Door deze gegevens samen met een aantal andere variabelen (omgevingsfactoren, gebruikt smeermiddel) in een algoritme te plaatsen, kan men zeer nauwkeurige voorspellingen doen over de resterende levensduur van de aandrijving, maar ook voor een aantal subgegevens zoals de toestand van de smering. Dit concept met 'virtuele sensoren' werkt op basis van intelligentie die door de producenten ontwikkeld werd op basis van berekeningen en ervaringen. Na een uitspraak over de te verwachten waarde op basis van de reële metingen vergeleek men deze verwachte waarde met reële controlemetingen. Door telkens het berekeningsalgoritme wat aan te passen, wordt zo een zeer nauwkeurige voorspelling verkregen.