Met condition monitoring altijd inzicht in de machineconditie

Deze elektronische overbelastingsbeveiligingsschakeling maakt deel uit van een systeem voor het bewaken van de 24 V-bedrijfsspanning van spuitgietmachines.

Met speciale meet-sensoren worden de parameters van de olie van hydraulische machines gedecodeerd en wordt de kwaliteit ervan gewaarborgd.

Met Condition Monitoring kunnen complexe processen direct aan de machine betrouwbaar worden geanalyseerd en geëvalueerd.

Condition-Monitoring-Systemen voor permanente bewaking van de toestand van de machine toont Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH, Schwaig, op Fakuma 2021. Ze verlagen de onderhoudskosten terwijl de betrouwbaarheid behouden blijft, omdat met hun hulp de werkelijke slijtage- of verouderingsgraad kan worden vastgesteld, zodat onderhoud gericht gepland kan worden aan het einde van de levensduur van de spuitgietmachine en daarmee tot optimale onderhoudskosten leidt. Dankzij Condition Monitoring kunnen complexe processen direct aan de machine betrouwbaar worden geanalyseerd en waardevol worden geëvalueerd. Zo wordt de bewaking van kritische parameters mogelijk gemaakt, die anders alleen met grote inspanning toegankelijk zouden zijn.

“Wij presenteren op Fakuma 2021 drie opties die bouwoverstijgend kunnen worden geïmplementeerd,” vertelt Dr. Thorsten Thümen, Senior Director Technology bij Sumitomo (SHI) Demag. “De eerste optie helpt om volledig elektrische machines permanent energie-efficiënt en krachtig te houden. De tweede dient om de parameters van de olie van hydraulische machines te ontsluiten en de kwaliteit ervan te waarborgen. De derde zorgt bouwoverstijgend dat de stuurspanning van de spuitgietmachines betrouwbaar wordt bewaakt,” legt hij uit.

“De focus van de ontwikkeling van deze systemen voor conditiebewaking lag op componenten waarvan de defecten gepaard gaan met hoge kosten en lange stilstandtijden.” Maar Sumitomo (SHI) Demag beperkt zich niet tot deze actuele oplossingen, maar ontwikkelt al verder: “Momenteel ligt de nadruk van onze inspanningen op slijtageherkenning aan de schroef of het plastificeerzylinder en aan de kogellagers van de volledig elektrische spuitgietmachines. Het doel is een volledige bewaking van kritische of slijtagegevoelige componenten,” aldus Dr. Thümen.

Om de bewakingskosten in verhouding tot de voordelen te houden, zijn innovatieve en tegelijkertijd eenvoudige oplossingen ontwikkeld die de machinebeheerder een snelle en gemakkelijke vastlegging van de toestand van de machine mogelijk maken. Bezoekers van Fakuma kunnen dit zelf op de stand ervaren. Ze bieden een betaalbaar alternatief voor de traditionele methode van het minimaliseren van stilstandtijden, waarbij preventief onderhoud wordt uitgevoerd en machineonderdelen volgens vaste prestatie- of tijdintervallen worden vervangen. “Deze strategie om de beschikbaarheid te verhogen wordt duur betaald, vooral omdat de levensduurreserve van de onderdelen niet volledig wordt benut,” legt Dr. Thümen uit en verwijst naar de drie beschikbare opties.

Volledig elektrische machines permanent energie-efficiënt en krachtig

Voor de gelijkspanningstussenkring voor de voeding van de afzonderlijke aandrijfasen of voor het opnemen van generatorische prestaties bij volledig elektrische machines heeft Sumitomo (SHI) Demag een methode ontwikkeld die capaciteitsveranderingen in de omvormerveiliging detecteert, bijvoorbeeld als gevolg van veroudering van elektrolytcondensatoren of elektrische defecten. Bij verlies van capaciteit kan de tijdens de cyclus teruggevoerde energie niet meer worden opgeslagen en wordt afgevoerd via remweerstanden. Naarmate de achteruitgang vordert, neemt eerst het energieverbruik van de machine toe. Bij een bepaald niveau wordt de remweerstand overbelast, waardoor de machine niet meer voor de ingestelde cyclus kan worden gebruikt.

“Het gevolg zijn ongeplande stilstandtijden of verliezen in de cyclustijd met bijbehorende procesafwijkingen,” waarschuwt Dr. Thümen. “De door ons ontwikkelde conditiebewaking van de tussenkringcapaciteit registreert voortdurend het opslagvermogen van de condensatoren en meldt tijdig een machinegerelateerde verandering. De noodzakelijke onderhoudsmaatregelen kunnen zo vooraf worden gepland. Hierdoor wordt de productie van onderdelen gewaarborgd en kan het servicebezoek op een gunstig moment plaatsvinden.”

Hydraulische machines – ontsluiten van karakteristieke parameters van de olie

Bij hydraulische machines vormt de gebruikte olie zowel de basis voor een storingsvrije werking als de indicator voor naderende defecten. Sumitomo (SHI) Demag biedt hier extra meet-sensoriek voor de bewaking van twee relevante parametergroepen tijdens de bedrijfsvoering. Jan Taufer, projectleider voor Condition Monitoring en medewerker in het testcentrum van Sumitomo (SHI) Demag: “Enerzijds registreert een partikelteller continu het aantal en de grootte van de in de vloeistof aanwezige deeltjes. De evaluatie gebeurt volgens de kwaliteitsnorm ISO 4406, die zowel als actuele waarde als trendverloop wordt weergegeven.”

Wanneer een overtreding van de geparametreerde waarschuwings- of alarmgrenzen plaatsvindt, wordt een passende foutmelding weergegeven. Op deze manier kan de machinewerking worden stilgelegd voor het opsporen van de oorzaak, voordat deeltjes schade aan hydraulische componenten veroorzaken (kettingreactie van slijtage) en het systeem volledig moet worden gespoeld, legt de expert uit en voegt toe: “Een meerdaagse onvoorziene stilstand kan zo worden teruggebracht tot een gerichte serviceactie.”

Een tweede meetinstrument registreert de fysische eigenschappen van de olie, zoals het watergehalte, de permittiviteit en de geleidbaarheid. “Aan de hand van deze meetwaarden kan de veroudering van de smeermiddelen worden bepaald via interne algoritmen, zodat kan worden gereageerd voordat de chemische eigenschappen zodanig veranderen dat een storingsvrije werking niet meer gegarandeerd kan worden,” legt Taufer uit. “Ook versnelde oxidatie- of slijtageprocessen, koelvloeistoffracties of waterinvoer door condensatie kunnen op deze wijze in een vroeg stadium worden herkend en met acceptabele inspanning worden verholpen.”

In tegenstelling tot traditionele olieanalyses, die slechts periodiek worden uitgevoerd met de grootste zorg bij het nemen van monsters, biedt de stationaire hydraulische olieanalyse een continue en moeiteloze meting van alle relevante parameters zonder het risico op contaminatie van monsters, weet de projectleider. “De klant profiteert daardoor van minder personeelsinzet, een naadloze statusdocumentatie en een hogere onderhoudskwaliteit.”

Over bouwoverstijgende betrouwbare spanningsvoorziening en snelle foutopsporing

Ook bouwoverstijgend biedt Sumitomo (SHI) Demag bij de derde optie een systeem voor bewaking van de 24V-bedrijfsspanning van de spuitgietmachines. Dit wordt gerealiseerd door een voeding en slimme zekeringen die voortdurend communiceren met de machinebesturing. Door hun inzet kan de actuele en effectieve stroom tijdens de cyclus in realtime worden bewaakt. “Op deze manier kunnen potentieel kritieke pieken of overbelasting worden vastgesteld en kunnen vroegtijdig maatregelen worden genomen,” beschrijft Taufer de werking.

Indien zich toch een storing voordoet, bijvoorbeeld door een plotselinge kortsluiting, wordt deze toestand door de besturing geregistreerd en als alarm weergegeven. Taufer: “Dit versnelt de foutopsporing aanzienlijk, omdat direct wordt verwezen naar de oorzaaklijke stroomkring. Na een storing kan de beschikbaarheid veel sneller worden hersteld, met gelijktijdige informatie over de oorzaak.” Traditionele systemen beschermen de installatie tegen overbelasting of kortsluiting – maar bij een storing wordt de voeding onderbroken en valt de machine abrupt uit.