Online Condition Monitoring Systeme für Schiffsgetriebe...

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Online Condition Monitoring Systeme für Schiffsgetriebe - Anforderungen und

PraxiserfahrungenMathias Luft, Prüftechnik Condition Monitoring GmbH Ismaning

Vortrag auf dem MDA Forum am 22.04.2009 Hannovermesse Halle 24, Stand B 28

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400f [Hz]

0,51,01,52,02,53,03,54,04,55,05,56,06,57,07,58,08,59,09,5

v [mm/s]

07.11.2003

07.11.2003

06.11.2003

06.11.2003

05.11.2003

06.10.2003

10.09.2003

09.09.2003

01.06.2003

22.05.2003

SCHERING\Verwaltung M231 UG\Küche Zulüfter LA07.ZAB01.E01-M01\Zulüfter\A-Seite\2030 vSp_1kHz_M_>12_Hz (01.02.2004 14:04:11)


Vortragsinhalt:

Condition Monitoring von Antriebsgetrieben im Bereich der Schiffstechnikspezielle Anforderungen bei ortsveränderlichenÜberwachungsobjektenCondition Monitoring KonzeptDatenerfassung, Datenübertragung via Email, Auswertung und ReportingProjekte in Kooperation Reintjes - Prüftechnik

Inhalt


Prüftechnik AGFirmenname: PRÜFTECHNIK AG Standort: D-85737 Ismaning bei München

Oskar-Messter-Str. 19-21Gründung: 15. November 1972Geschäftsfelder: Entwicklung, Produktion, Vertrieb und

Service von elektrischen und elektronischen Geräten, speziell von Messgeräten und Überwachungsanlagen

Firmen: PRÜFTECHNIK Alignment Systems GmbHPRÜFTECHNIK Condition Monitoring GmbHPRÜFTECHNIK NDT GmbH (Nondestructive Testing)

Patente, Trade marks: 200 Patente weltweit, etwa 100 weltweit registrierte Handelsmarken

Vertriebs- und Serviceorganisationen:PRÜFTECHNIK LTD. GroßbritannienPRÜFTECHNIK N.V. Belgium/ NetherlandsPRÜFTECHNIK S.A.R.L. FrancePRÜFTECHNIK Service Inc. USAPRÜFTECHNIK S.L. SpainPRÜFTECHNIK S.E.A. Singapore/ PhilippinesPRüFTECHNIK S.R.L. ItalyPRÜFTECHNIK WIBREM sp. z o.o. PolandPRÜFTECHNIK Shanghai Representative Office ChinaPRÜFTECHNIK JapanPRÜFTECHNIK KanadaPRÜFTECHNIK Russia

Vertretungen: in mehr als 70 Ländern Beschäftigte: ca. 360 weltweit


12 PRÜFTECHNIK NiederlassungenVertreter in über 70 Ländern

Prüftechnik AG


ZustandsüberwachungAutomatische Diagnose

Weltweit

Kraftwerks-technik

Zement-anlagen

Bergbau-geräte

Windkraft-anlagen

Schiffs-technik Förder-

technik

Chemie-anlagen

Lüftungs-technik

Anwendunggsfelder für CMS


• höchste Zuverlässigkeit unter rauesten Umgebungsbedingungen

• Überwachung der Schiffsantriebe für noch höhere Verfügbarkeit

• weltweiter Zugriff auf Daten erforderlich

Anwendungen in der Schiffstechnik


Quellen für Schwingungsanregungen

Wälzlager

elektrische AnregungenUnwuchten

Wellenausrichtung

Getriebe Zahneingriff

Getriebe Zahneingriff

Schiffsantrieb


Fehlerbilder Schwingungsüberwachung

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 f [kHz]

a [m/s2]

Wälzlagerschäden

elektrischeFehler

fStab

fz

4x3x

Zahneingriffsfehler

2x

Fehlerbilder im Maschinenspektrum Schwinggeschwindigkeit

Fehlerbilder im Breitbandspektrum Schwingbeschleunigung

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 f [Hz]

v [mm/s]

2x 4x 3x

6x

5x

8x 7x usw.9x

AufstellungLagerspiel

RotoranstreifenAusrichtfehler

fn

Unwucht

fBPF

Strömungsprobleme

2xfNetz

elektrischeFehler

<0,5xfn

ÖlWhirl


Wälzlagerüberwachung

Breitbandspektrum

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 f [Hz]0,00

0,10

0,20

0,30

a [m/s²]0,40

Bandpass-Filterung

3850 3900 3950 4000 t [ms]

-60

-40

-20

0

20

40

60

a [m/s²]

BandpassgefiltertZeitsignal

Hüllkurvenspektrum

Amplitudenspektrum der Hüllkurve

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380f [Hz]0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

aHK [m/s²]

Stoßfolgefrequenz


Standardumfang Schwingungsüberwachung• breitbandige und schmalbandige

Schwingungskenngrößen • zeitgetriggerte und ereignisgetriggerte Messung /

Speicherung von Schwingungsdiagnosesignalen (Amplitudenspektren, Hüllkurvenspektren, Zeitsignale)

• parallele Erfassung Drehzahl, Öldruck, Öltemperatur

Überwachungskonzept

Erweiterter Umfang Condition Monitoring• Drehmomentmessung mit

• Überwachung der Min-, Max- und Mittelwerte• Event-Recording• Rainflow-Klassierung

• Schubmessung• Überwachung der Partikelgrößenverteilung im Öl

zu Erkennung von VerschleißDrehmoment WEARSCANNER®

Partikelgrößen-verteilungszähler

Drehzahl

Schwingung

Drehzahl

Ölruck

Öltemperatur

Schub


Schiff

eMail ClientApplikations-programm

VIBROWEB® XP

VIBROWEB® XP

GPRSModem

Landseite

CM SoftwareWebReportKonfiguration

OMNITREND®

DSLISDNmobil

FirewallDaten-bank

SMS

eMailCenter

Provider

Systemanbindung für lokale Schiffsrouten

Tele

fonn

etz

/ Int

erne

t


Systemanbindung für weltweite Schiffsrouten

Satellit

Schiff

eMailServer

ModemFirewall

eMail ClientApplikations-programm

VIBROWEB® XP

VIBROWEB® XP

Landseite

CM SoftwareWebReportKonfiguration

OMNITREND®

DSLISDNmobil

FirewallDaten-bank

SMS

eMailCenter

Provider

Internet

Schiffssteuerung


Systemkonfiguration

OMNITREND® Konfiguration des CM Systems


Diagnostische Überwachung

Frequenzselektive Überwachung mit OMNITREND®


OMNITREND® Kenngrößenüberwachung

OMNITREND® Trendverfolgung und Statusanzeige


Tiefendiagnose

OMNITREND® - Tiefendiagnose zur Fehlerdetektion


Kooperation Reintjes Prüftechnik

Kooperationsprojekte im Bereich Marine

• Beispiel High Speed Ferry CAT No1

• Beispiel High Speed Ferry Bonanza

• Beispiel Fischtrawler Kattwyk 34


1 engine 12 gearbox 13 engine 24 gearbox 25 waterjet 16 waterjet 2

21 4

35

6

87 10

912

11

7 engine 38 gearbox 39 engine 410 gearbox 411 waterjet 312 waterjet 4

• High-Speed-Katamaran CAT No1• AG Reederei Norden-Frisia, Norderney• bis 40 Knoten (= 74 km/h) Reisegeschwindigkeit• 4 Hochleistungs-Jet-Antriebe mit insgesamt 12633 PS

High Speed Fähre CAT No1


High-Speed-Katamaran (Nordsee)

Überwachung der Wälzlagerungen und Zahneingriffe der Jet-Antriebemaximale VerfügbarkeitPlanbarkeit von Service-Einsätzen

Hochleistungs – Jet - AntriebInternet / Telefon

Servicepartner

DFÜ

VIBROWEB® XP

DFÜ Provider

BeschleunigungssensorTemperatursensorDrehzahlsensorDrucksensor

Condition Monitoring SystemVIBROWEB® XP



YE - Schwingung

PE - Druck

TE - Temperatur

SE - Drehzahl

• einstufige Stirnradgetriebe Typ VLJ 930/1• Drehzahl Antrieb bis 2000 U/min, Abtrieb 886 U/min, variabel• Leistung P = 2320kW, Übersetzungsverhältnis i = 2,58:1 • Motoren 4 x MTU 16 V 4000 M70, KaMeWa-Jets 70 SII

hydraulische KupplungPumpenantrieb

Hauptstufe

Antrieb

Abtrieb



Reintjes Hameln

PC Brücke

TCP/IP

gearbox HM1Stb außen

gearbox HM3Stb innen

VIBROWEB® XP3

TCP/IPTCP/IP

VIBROWEB® XP4

VIBROWEB® XP2

gearbox HM4Bb innen

gearbox HM2Bb außen

TCP/IP

Service-PC

mögliche Erweiterung

HUB

DFÜ-BoxGPRSModem

Router

HUB-Box

GPRS

Systemanbindung CAT No1

VIBROWEB® XP3

Tele

fonn

etz

/ Int

erne

t


YE - Schwingung

PE - Druck

TE - Temperatur

EE - Last

SE - Drehzahl

Momentanwerte

Maschinendaten

ASBS

VIBROWEB XP - Online Condition Monitoringgearbox 1

YE1101

YE1102

YE1103

YE1104

YE1201

YE1202

YE1203

YE1204

EE1107

Schwingung Antriebswelle AS

Schwingung Ritzelwelle AS

Schwingung Ritzelwelle BS

Schwingung Abtriebswelle AS

Schwingung Abtriebswelle BS

Reserve Schwingung

Schwingung Ölpumpenantrieb BS

EE1206 Reserve

Reserve

XE1302

PE1105

TE1112

EE1106

SE1301

XE1303

Freigabe

Öldruck

Öltemperatur

Partikelmessung Öl

Drehzahl

Ölfilter

Schwingung Ölpumpenantrieb AS

System Diagnosis Return HomeAlarm System

Normal

Warning

Alarm

Open Circuit

Disabled

Grafisches Userinterface CAT No1


0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600f [Hz]

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

v op [mm/s] HM 1\Ge trie be R itze lwe lle \R itze lwe lle Mitte \1013 Ge schwind ike itsspe ktrum 1,6kHz/3200 22.04.2006 13:10:05

M

13.09.2006

02.09.2006

01.09.2006

29.08.2006

26.08.2006

23.08.2006

13.06.2006

11.06.2006

25.05.2006

22.05.2006

18.05.2006

06.05.2006

03.05.2006

01.05.2006

22.04.2006

21.04.2006

Schwingungsüberwachung CAT No1

Tiefendiagnose

Zahneingriff04.06.2006 05.06.2006 06.06.2006 07.06.2006 08.06.2006 09.06.2006 10.06.2006 11.06.2006

Datum

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

10,5

11,0

11,5

12,0

12,5

13,0

13,5

v [mm/s] HM 1\Ge trie be R itze lwe lle \R itze lwe lle Mitte \1013 Ge schwind ike itssp ektrum 1,6kHz/3200\v rms

TrendüberwachungTransfers


• Bauwerft : Incat, Hobart / AUS• 4x Ruston 20 RK 270, 7080 kW bei 1,050 rpm• Getriebetyp 4x VLJ 6831

High Speed Fähre Bonanza

Gearbox POME -BN_Drehzahlsensor-BM_Momentenmessung DMSM

M

Drehzahl

S

Drehmoment

Schub



Schub am Getriebegehäuse - Jetwelle

24.05.200713:00:00

25.05.200701:00:00

25.05.200713:00:00

26.05.200701:00:00

26.05.200713:00:00

27.05.200701:00:00

27.05.200713:00:00

28.05.200701:00:00

28.05.200713:00:00

29.05.200701:00:00

D a tum

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

480

500

520

540

560

580

600

620

640

660

680

700

720

740

760

780

800Je tSchub [kN ] B o n a n za 1 \ P O M E \ 1 1 0 6 J e ts c h u b \ 1 0 1 3 D C L e v e l M a x

600

400

200

0



Rainflow-Matrix des Drehmomentes (Bsp.):

Im Beobachtungszeitraum (hier 1 Tag) gab es die häufigsten Drehmomentwechsel in der Klasse 12,5 kNm (also Lastwechsel mit einer Änderung von durchschnittlich 12,5 kNm), insgesamt 7194 mal, erkennbar an der Farbe des Matrix-Elementes. Diese Änderungen waren einem mittleren Drehmoment von 91 kNm aufgeprägt.

Rainflow-Klassierung des Drehmoments:• Amplitudenänderung wird in Intervalle (Klassen) aufgeteilt• Mittelwert des Moments in x-Richtung der Rainflow Matrix• Farbe des Matrix-Elements zeigt die Anzahl der durchlaufenden (Lastwechsel-) Zyklen• Bewertung der Anzahl und Stärke der ertragenen Lastwechsel


• Heimathafen Jlmuiden• Getriebetyp WAF 3455

Fischtrawler Kattwyk 34

-BA_1101-BA_1103

-BA_1104-BA_1201

-BA_1102

-BN_1302

DrehzahlSchwingung

CM System VIBROWEB® XP


regelmäßige Reports für den Kunden mit WEBREPORT

Fischtrawler Kattwyk 34


Zusammenfassung

Condition Monitoring mit Online Systemen:höhere Investionskosten, aber geringere laufende Kostenlückenlose Überwachung, dadurch hohe Überwachungssicherheit (Maschinenschutz)durch Erfassung von Betriebsparametern auch Überwachung dynamischer Prozesse möglichständig neue Anwendungen durch sinkende Systemkosten und zunehmende Eigenintelligenz


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Weitere Infos finden Sie im Internet:www.pruftechnik.com

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