Zustandsüberwachung von Lüftern in der Stahlfertigung

Ausgangslage

Der Kunde

Ein weltweit führender Stahlhersteller mit einer Jahreskapazität von über 10 Millionen Tonnen und einem Umsatz von über 15 Milliarden US-Dollar. Das Unternehmen produziert eine breite Palette von Stahlprodukten, darunter warmgewalzte Coils, Bleche und Platten, Knüppel sowie kaltgewalzte, geglühte Coils und Bleche.

Herausforderungen

• Der Kunde hatte zuvor bereits Anlagenüberwachungssysteme für bestimmte Getriebe und Motoren implementiert.
• Er suchte nach Alternativen, die Messungen mehrerer Parameter in einem einzigen Gerät ermöglichen.
• Zudem benötigte er erweiterte Funktionen zur Erfassung von Schwingungsdaten.
• Außerdem wurden E-Mail-Warnungen benötigt, um die zentrale Überwachungsstelle über Maschinen mit ungewöhnlichen Schwingungspegeln zu informieren, damit umgehend Maßnahmen ergriffen werden konnten.

Lösung

• Honeywell schlug die Implementierung seiner vor Ort installierten LoRaWAN-basierten Lösung Honeywell Versatilis Equipment Health Monitoring zur Überwachung von Förderbändern, Ventilatoren, Motoren und weiterer Anlagen vor.
• Diese Lösung ermöglichte es dem Team für Elektrik und Automatisierung, Fernwarnungen zum Zustand der Anlagen direkt per E-Mail-Benachrichtigung zu erhalten.
• Insgesamt wurden 47 Sensoren an 17 Maschinen im Bereich der Direktreduktionsanlage (DRI) des Stahlwerks installiert, mit einer Nennleistung von 30 kW bis 500 kW bei 1470 U/min.

Maschinen- und Senderdaten

Anlagentyp: Ventilator

Nennleistung: 500 kW, 1487 U/min

Anlagenname: Bottom Seal Gas (BSG) Entstaubungssystem

Funktion: BSG wird verwendet, um Staubpartikel aus der Produktauslasskammer (HDRI-Zuführsystem) zu entfernen und in die Atmosphäre abzuführen. Fällt es aus, verstopft der Bubbler, und die Ofendichtung kann brechen. Die HDRI-Zufuhr zum Stahlwerk wird gestoppt. Die HDRI-Zufuhr zum Stahlschmelzwerk wird gestoppt.

Messparameter: Die Messparameter umfassen eine Vielzahl von Messgrößen, darunter 3-Achsen-Beschleunigung und -Geschwindigkeit, Oberflächentemperatur, Geräuschpegel, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck und Luftfeuchtigkeit. Diese Daten liefern umfassende Einblicke in die Leistung des Entoxidationslüfters.
Root-Mean-Square-Daten (RMS) werden stündlich übertragen, während 36 Spitzenwerte der Fast-Fourier-Transformation (FFT) alle 8 Stunden gemeldet werden, zusammen mit Messungen von 10 Energiebändern.

Standort der Sender: Motorantriebsseite, Motorabtriebsseite, Lüfterkupplungsseite

HDRI – HEISß DIREKTREDUZIERTES EISEN

Fernüberwachungsplattform Experion EHM

Messparameter

• Der Kunde greift auf das lokal installierte Experion-EHM-Dashboard zu, das den Anlagenzustand auf Standortebene anzeigt.
• Zur Überwachung aller 17 Maschinen wurde der Standard ISO 10816-3 verwendet.
• Einer der Entoxidationslüfter erreichte gemäß ISO-Schwingungsstatus den Modus „Damage Occurring“, wie in der Abbildung hervorgehoben.
• Der Kunde wurde über den Anstieg des Trends an allen drei Sensorpositionen informiert.

Lüfterschwingungsanalyse: Motorantriebsseite

Beobachtungen und Feststellungen

• Der Sender an der Motorantriebsseite zeigte im Vergleich zur Norm ISO 10816-3 einen erhöhten Schwingungspegel.
• Der Geschwindigkeitsspiegel stieg innerhalb von zehn Tagen nach der Warnung von 2 mm/s auf 16 mm/s.
• Die Warnung half dem Kunden, Wartungsarbeiten am Motor frühzeitig zu planen und durch Vermeidung von Folgeschäden erhebliche Kosten zu sparen.
• Nach dem Austausch liegen die Geschwindigkeitswerte unter 1 mm/s.

Lüfterschwingungsanalyse: Motorabtriebsseite (Non-Drive End)

Beobachtungen und Feststellungen

• Der Sender an der Motorabtriebsseite zeigte im Vergleich zur Norm ISO 10816-3 einen erhöhten Schwingungspegel.
• Der Geschwindigkeitsspiegel stieg innerhalb von zehn Tagen nach der Warnung von 2 mm/s (vor dem Fehler) auf 18 mm/s (während des Fehlers).
• Nach dem Motortausch liegen die Geschwindigkeitswerte unter 1 mm/s.

Lüfterschwingungsanalyse: Lüfterkupplungsseite (Eingang)

Beobachtungen und Feststellungen

• Der Sender an der Lüfterkupplungsseite zeigte im Vergleich zur Norm ISO 10816-3 einen erhöhten Schwingungspegel.
• Der Geschwindigkeitsspiegel stieg innerhalb von zehn Tagen nach der Warnung von 3 mm/s (vor dem Fehler) auf 12,2 mm/s (während der Inspektion).
• Nach dem Motortausch liegen die Geschwindigkeitswerte bei etwa 3 mm/s.

Fehlerbehebung das Überwachungs-Team des Kunden

Beobachtung

• Im Schwingungsspektrum in horizontaler Richtung wurde sowohl an der Motorantriebs- als auch an der Motorabtriebsseite eine 29,1-fache Ordnung festgestellt
• In vertikaler Richtung wurde am Motorende eine 12,4-fache Ordnung festgestellt
• Der G-Wert an der Motorantriebs- und Motorabtriebsseite ist sehr hoch

Empfehlungen

• Zustand der Lager an Motorantriebsseite und Motorabtriebsseite überprüfen.

Der Kunde Feedback zur Lösung

Mehrfachsensorik

• Die Erfassung mehrerer Parameter zusätzlich zu den Schwingungen kann helfen, Prozess- und Umgebungsprobleme zu erkennen.

Geringere Gesamtbetriebskosten

• Dritthersteller-Gateways
• Kostenfreie Datenübertragung

Größere Reichweite

• In baulichen Umgebungen decken die Sensoren mit LoRaWAN-Technologie große Entfernungen ab.

Einfache Lösung

• Einfache Warnmeldungen bei abnormalen Zuständen erwiesen sich als sehr effektiv.

Wichtigste Vorteile

• Wartungsvorteile: Frühzeitige Fehlerbenachrichtigungen ermöglichen schnelle Korrekturmaßnahmen.
• Vermeidung von Betriebsausgaben: Innerhalb von drei Monaten nach der Einführung half Honeywells Equipment Health Monitoring Solution, den drohenden Austausch eines Motors zu vermeiden, indem ein bevorstehender Fehler am Entstaubungslüfter erkannt wurde.

Quelle: Honeywell