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Die Ausfallzeiten von Maschinen und Anlagen gehören zu den wichtigsten Kenngrößen Ihrer Instandhaltung. Besonders aussagekräftig sind nicht nur die...

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Nutzen Sie elektrischen Strom als Frühwarnsystem für den Zustand Ihrer Maschinen

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Instandhaltung Strom

Von Günter Stein,

Jedes elektrische Gerät verändert den Strom, mit dem es betrieben wird. Wenn Sie diese Veränderungen analysieren, können Sie Aussagen über Zustandsänderungen und sogar über bevorstehende Ausfälle Ihrer Anlagen treffen.

Jedes elektrische Gerät verändert den Strom, mit dem es betrieben wird. Wenn Sie diese Veränderungen analysieren, können Sie Aussagen über Zustandsänderungen und sogar über bevorstehende Ausfälle Ihrer Anlagen treffen. Die Stromanalyse zählt zu den strategischen Einsatzmitteln, da es noch viele Wirkzusammenhänge gibt, die nicht erforscht sind. Aus diesem Grund auf dieses Verfahren zu verzichten bedeutet für Sie, einen möglichen Wettbewerbsvorteil aus der Hand zu geben.

Beginnen Sie mit einem Projekt der Stromanalyse

Wenn Sie alle elektrischen Verbraucher sofort einbeziehen wollen, stoßen Sie schnell an Ihre Grenzen. Der messtechnische Aufwand ist enorm, aber viel wichtiger: Sie werden die Daten gar nicht alle parallel auswerten können. Wählen Sie aus diesem Grund ein einzelnes, nicht zu komplexes Projekt, z.B. eine Förderanlage oder eine Pumpstation. Betrachten Sie den Strom aus verschiedenen Blickwinkeln. Sie können den Strom auf zwei unterschiedlichen Ebenen untersuchen:

Welche Aussagen eine Analyse des Stroms im Zeitbereich erlaubt

Zeitbereich:
Hier betrachten Sie den Verlauf des Stromes. Einen sauberen Wechselstrom sehen Sie z.B. als eine reine Sinuskurve.

Diese Betrachtung erlaubt die Analyse von

  • Stromspitzen und -einbrüchen,
  • Anlaufverhalten,
  • Abschaltverhalten,
  • Lastwechsel,
  • Stromstärke und
  • Symmetrieverhalten.

Welche Phänomene sich bei Analyse im Frequenzbereich erkennen lassen

Frequenzbereich:

Wechselstrom besteht in der Praxis aus einem Gemisch unterschiedlicher Frequenzen. In unserem Versorgungsbereich ist die Grundfrequenz 50Hz. Durch verschiedene Effekte mischen sich aber mehr oder weniger viele Oberwellen hinzu. Um den elektrischen Strom im Frequenzbereich zu betrachten, müssen Sie ihn über einen definierten Zeitraum messen und dann das Frequenzspektrum über geeignete Verfahren wie die Fast-Fourier-Transformation berechnen.

Im Frequenzbereich lassen sich z.B. folgende Phänomene erkennen:

  • Unterbrechungen in Motorwicklungen
  • Defekte in Regeleinrichtungen
  • Defekte in Gleichrichterschaltungen
  • Mechanische Beschädigungen
  • Alterungsprozesse

Es gibt bisher nur wenige bekannte Zusammenhänge. Wenn der Anbieter eines Messgerätes zur Stromanalyse (Netzanalysator) behauptet, dass Sie mit seinem Gerät eindeutige Aussagen über den Zustand einer Maschine machen können, sollten Sie diese Aussage sehr vorsichtig bewerten.

Beispiel: Die plötzlich erhöhte Stromaufnahme einer Förderanlage weist auf eine gestiegene Belastung des Antriebs hin. Wurde die Förderlast nicht erhöht, müssen zusätzliche Belastungsmomente wie Lagerschaden, Lagerklemmung etc. hinzugekommen sein.

So finden Sie Wirkungszusammenhänge bei der Stromanalyse

Damit Sie für Ihre individuelle Situation relevante Aussagen treffen können, müssen Sie die Messergebnisse laufend mit den aufgetretenen Folgen vergleichen.

Das tun Sie in drei Schritten:

  • 1. Schritt:
    Dokumentieren Sie das Ausfallereignis mit Datum, Uhrzeit und, wenn möglich, einem Foto.
  • 2. Schritt:
    Ermitteln Sie alle Messwertänderungen, die sich kurz vor dem Ausfall (Zeitpunkt tA) ereignet haben.

    Beispiel:
    2 Stunden vor tA linearer Anstieg des Effektivstroms bis auf 120% des Nennwertes, gleichzeitige Erhöhung der Oberwellenanteile, insbesondere der 5. harmonischen.
  • 3. Schritt:
    Untersuchen Sie die Zusammenhänge zwischen den Messwertänderungen und der Ausfallursache. Wenn Sie Wirkungszusammenhänge finden, sind Sie in der Lage, auch Gegenmaßnahmen zu treffen. Aber auch wenn dies nicht der Fall ist, lohnt sich der ganze Aufwand. Denn von nun an beobachten Sie die Messwerte als Frühwarnsystem.

    Tritt eine ähnliche Änderung – vor allem in Kombination mehrerer Abweichungen – auf, so ist zunächst eine eingehende Inspektion angesagt. Kommt es nach diesen Veränderungen immer wieder zu einem Ausfall, sollten Sie sogar einen Präventivaustausch der Bauteile in Betracht ziehen, die bei früheren Ausfällen den Defekt aufwiesen.

 

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