Smart Sensor: Intelligente Fernüberwachung von Pumpensystemen

Betreiber von Wasser- und Abwasserwerken, auch in Unternehmen, stehen heute vor ähnlichen Herausforderungen: Die Gelände sind meist weitläufig und können nur schwer lückenlos überwacht werden. Damit ein einwandfreier Betrieb gewährleistet werden kann, ist es jedoch notwendig, über den Zustand der im Betrieb befindlichen Pumpen stets informiert zu sein. So können Probleme frühzeitig erkannt und behoben sowie Ausfälle vermieden werden. Doch ein kontinuierliches Monitoring der Pumpen mittels Smart Sensor bringt noch weitere Vorteile.

Der Smart Sensor reduziert Kosten

So lassen sich Betriebsdaten erfassen und durch ihre Auswertung die Produktivität der Anlage steigern, während gleichzeitig das Material vor Überlastung geschützt wird. Die positiven Folgen: Unnötige Kosten werden vermieden und der Wissensgewinn über die eigene Anlage steigt.

Der Markt bietet heute intelligente Sensoren, um Informationslücken zu schließen und Mitarbeiter bei der schnellen und einfachen Wartung zu unterstützen. Die Sensoren sammeln nicht nur Daten, sondern liefern auch wertvolle Informationen, die – meist über Cloud-Tools – ausgewertet werden können. Dabei ist es sinnvoll, nicht nur einzelne Komponenten anspruchsvoller Infrastrukturen zu überwachen, sondern ganze Antriebsstränge mit Sensoren auszustatten, um Zusammenhänge einfacher zu erkennen und Abläufe zu optimieren.

Komplette Zustandsüberwachung mit Smart Sensor

ABB setzt für die Antriebstechnik auf ein Baukastensystem, das je nach Anlage einfach und individuell zusammengestellt werden kann. Ein Bestandteil ist der ABB Ability Smart Sensor für Pumpen. Er wird auf einfache Weise an dem Gerät angebracht und misst regelmäßig und präzise Schlüsselparameter wie Temperatur und Vibration. Auf Basis dieser Messungen berechnet der nur scheckkartengroße Sensor die Zustandsindikatoren zur Erkennung genereller Probleme bei Pumpen wie Kavitation, Lagerschaden, Probleme mit der Pumpenschaufel, gelockerter Sitz, Unwucht oder Überhitzung und verwandelt somit herkömmliche Pumpen in smarte Geräte.

Der Sensor kommuniziert drahtlos über ein Smartphone, Tablet oder ein Bluetooth-Gateway unter Verwendung der Verschlüsselungsprotokolle nach Industriestandard. Die Daten werden mit einer speziell entwickelten, cloudbasierten Software analysiert und dem Anlagenbetreiber oder Dienstleister in verwertbare Informationen für die Wartungsplanung zur Verfügung gestellt. Sollte es zum Beispiel zu einer dauerhaften leichten Überhitzung einer Pumpe kommen, können diese Daten einfach auf der Plattform eingesehen und der Fehler behoben werden, bevor es zu einem Schaden kommt und das gesamte Bauteil ausgetauscht werden muss.

Mobile Echtzeitauswertung

Das Ergebnis ist eine zuverlässige Auswertung aller relevanten Daten, die für Mitarbeiter jederzeit und von überall aus abrufbar sind. Dank einfacher Montage in einem Plug-and-Play-System entstehen keine hohen Kosten bei der Installation. Zudem ist eine schnelle Inbetriebnahme sowohl der Sensoren als auch des lizensierten Auswertungstools möglich. So können Wasser- und Abwasserwerke komfortabel und in kürzester Zeit ihre gesamte Anlage in eine intelligente und zukunftsorientierte Gesamtlösung verwandeln, die Planungssicherheit und Kosteneinsparungen bietet.

Besonders wichtig ist das Thema IT-Sicherheit. Neben verschlüsselter Kommunikation auf allen Wegen kann der Sensor zusätzlich wahlweise mit einem 16-bit PIN verschlüsselt werden. Die Messdaten sind zudem gemäß NIST-Empfehlungen mit 128-bit AES Standard verschlüsselt. Weil die Software keinen direkten Zugriff auf die Geräte hat, kann durch einen Angriff von außen kein Einfluss auf den Betrieb der Anlage genommen und diese gestört oder gar lahmgelegt werden.

Weniger Stillstand, längere Lebensdauer dank Smart Sensor

Gemeinsam mit ABB entwickelte das Schweizer Unternehmen Egger den speziell auf die Erfordernisse von Pumpen zugeschnittenen Smart Sensor. Der mittelständische Pumpenhersteller suchte nach einer Möglichkeit, drohende Probleme von Pumpen durch Fernüberwachung frühzeitig zu erkennen und so Wartungsarbeiten erstmals prophylaktisch durchführen und Stillstandzeiten deutlich reduzieren zu können.

Zustandsmeldungen und Leistungskennzahlen werden erfasst und über ein Gateway an die ABB Ability Cloud übertragen. Die Pumpenbetreiber können die Daten über eine App auf ihrem Smartphone oder in einem Browser ablesen. Für die Anwendung geeignet sind Kreiselpumpen, die Wasser beziehungsweise wasserähnliche Medien fördern und deren Drehzahl maximal 6.000 Umdrehungen/Minute beträgt.

Inzwischen hat die Infraserv Höchst Prozesstechnik GmbH, zentraler Dienstleister für technische Services im Bereich Rotating Equipment und Prozessanalysentechnik im Industriepark Höchst, Kreiselpumpen im Einsatz, die mit Smart Sensors ausgestattet sind. Diese dienen der Überwachung der Pumpentemperatur, der Vibrationen sowie des Lagerzustands mithilfe der Datenanalyse, um ein Verstopfen oder andere Probleme zu verhindern.

Neben Pumpen sind die Sensoren auch für Niederspannungsmotoren, Stehlager und Reduziergetriebe erhältlich. Alle liefern detaillierte Informationen, welche die Wartungsplanung erleichtern. Beim Smart Sensor für Motoren etwa lassen sich damit Stillstandzeiten um bis zu 70 Prozent reduzieren. Gleichzeitig wird die Lebensdauer um bis zu 30 Prozent verlängert und der Energieverbrauch um bis zu 10 Prozent gesenkt.

Über die Autorin: Esther Escribano ist Product Manager Digital Innovation bei ABB Motion Deutschland.

Interview: Den Gesundheitszustand im Blick

Welchen Wissensgewinn über die Anlage bringt ein kontinuierliches Monitoring der Pumpen konkret?

Esther Escribano: Mit kontinuierlichem Monitoring hat man den Gesundheitszustand aller Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs stets im Blick. Treten Probleme auf, können diese erkannt und behoben werden, bevor es zu einem ungeplanten Stillstand der kompletten Anlage kommt. Eine solch zustandsbasierte Wartung bringt höhere Produktivität und deutliche Kosteneinsparungen.

Welche für Mitarbeiter in der Wartung verwertbare Informationen liefern die intelligenten Sensoren?

Esther Escribano: Der Smart Sensor erfasst wie ein Fitnessarmband die Betriebs- und Leistungsdaten der Pumpe. Auf Basis der Messung von beispielsweise Vibrationen und Temperatur berechnet er die Zustandsindikatoren zur Erkennung genereller Probleme wie Lagerschaden, gelockerter Sitz, Fehlausrichtung, Unwucht, Schaufelblatt-Probleme oder Überhitzung. Dem Anwender wird der Status der Komponenten dann über ein Ampelsystem angezeigt. Rot steht für ein kritisches Problem, das sofort behoben werden muss. Gelb heißt, dass ein Problem besteht, es aber ausreicht, die Wartung im Rahmen der nächsten geplanten Abschaltung durchzuführen und Grün bedeutet, alles ist ok.

Wie funktioniert die Anbindung an das Cloud-Portal?

Esther Escribano: Die vom Smart Sensor gemessenen Daten werden via Bluetooth über eine Smartphone App oder ein Gateway abgerufen und an einen Cloud-basierten, sicheren Server übermittelt. Dort werden sie mit Hilfe komplexer Algorithmen analysiert, die auf der jahrzehntelangen Erfahrung von ABB basieren. Das Ergebnis der Analyse wird wiederum an das Smartphone oder ein webbasiertes Portal des Anlagenbetreibers übertragen. Die Kommunikation auf allen Wegen vom Sensor bis zum Webportal erfolgt verschlüsselt und gewährleistet Up-to-date-Sicherheit für unsere Kunden. (sg)

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