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Aktuelles aus der Sensorik

Sensoren, Drehgeber, Näherungsschalter, Seilzug, induktiv, kapazitiv, inkremental

ifm10214 neuTitelstory

Wenn es um Prozessoptimierung geht, ist das schwedische Unternehmen Alfa Laval weltweit bekannt. Der Global Player bietet Maschinen und Anlagen in den Bereichen Separation, Wärmeübertragung und Fluid-Handling. Ein Teilbereich ist die Fest-Flüssig-Separation mittels Dekanterzentrifugen. Ein Vibrationssensor der Bauform VK von IFM Electronic überwacht hier permanent den Gesamtschwingungszustand und schützt so vor Maschinenausfall.


ifm20214Dekanterzentrifugen, auch kurz Dekanter genannt, dienen zum Trennen von mit Feststoffen durchsetzten Flüssigkeiten. Die Trennung erfolgt in einer horizontalen, zylindrischen Trommel mit Förderschnecke. Das zu separierende Medium wird über ein feststehendes Einlaufrohr in die Trommel geleitet und durch einen Zulaufverteiler langsam beschleunigt. Durch die Zentrifugalkraft lagern sich die Feststoffe an der Trommelwand ab. Schnecke und Trommel rotieren in die gleiche Richtung, jedoch mit leicht unterschiedlicher Drehzahl. Dadurch werden die Feststoffe zum konisch zulaufenden Ende der Trommel transportiert, komprimiert und ausgegeben. Die geklärte Flüssigkeit hingegen läuft über verstellbare Überlaufwehre ins Gehäuse ab.

Typische Anwendungsgebiete finden sich in der Abwasseraufbereitung, wo Dekanter Klärschlamm in Feststoffe und Flüssigkeit separieren. Aber auch im Lebensmittelbereich, zum Beispiel bei der Fruchtsaftherstellung, Obst- und Gemüse-Verarbeitung, Käseherstellung sowie in Brauereien kommen Dekanter häufig zum Einsatz.

Eines haben Zentrifugen, unabhängig von ihrer Größe, gemeinsam: Aufgrund der hohen Drehzahlen verursachen selbst kleinste Unregelmäßigkeiten in der Gewichtsverteilung hohe Unwuchtkräfte, die auf die Lager und den Antrieb wirken. Die Folgen sind im schlimmsten Fall ein ungeplanter Ausfall der Maschine und schwerwiegende Sekundärschäden.

Maschinenschutz rund um die Uhr

ifm30214Auch wenn die Komponenten für hohe Belastungen konzipiert sind, mechanische Beanspruchungen, Feuchtigkeit und natürlicher Verschleiß zehren am Material, insbesondere an den Lagern und am Getriebe. Oftmals arbeiten die Maschinen rund um die Uhr im Dauerbetrieb. Eine regelmäßige Wartung ist erforderlich, um ungeplante Maschinenausfälle zu vermeiden.

Alfa Laval setzt auf zusätzliche Sicherheit: Eine elektronische Vibrationsüberwachung soll Veränderungen der Maschinenschwingung frühzeitig erkennen, um schwerwiegendere Folgeschäden zu vermeiden und die Instandsetzungsmaßnahme zu planen.

Das schwedische Unternehmen startete zunächst mit eigenen Entwicklungen zur Maschinendiagnose. Um aber die Komplexität und Bandbreite an Innovationen abzudecken, entschieden sich das Entwicklerteam um Peter Blomberg, Automation Manager des Core Automation Teams bei Alfa Laval für eine Zusammenarbeit mit der IFM Electronic GmbH, dem Weltmarktführer mit jahrzehntelanger Erfahrung in Sensorik und Automatisierungstechnik.

ifm40214Neben allen Arten von industrietauglichen Sensoren bietet das Essener Unternehmen auch Systeme zur Schwingungsüberwachung an. Für die Dekanterzentrifugen von Alfa Laval sind dabei die kompakten Schwingungswächter der Serie VK wie geschaffen. Sie werden einfach in das Gehäuse der Zentrifuge eingeschraubt. Über einen mechanischen Stellring wird der Schaltpunkt eingestellt. Sollten die Vibrationen diesen festgelegten Grenzwert überschreiten, wird die Steuerung per Schaltsignal alarmiert. Zusätzlich geben die Sensoren ein zu den Schwingungen proportionales Analogsignal an die Steuerung. Das erlaubt eine permanente Überwachung sowie eine frühzeitige Erkennung von Unregelmäßigkeiten im Schwingungsverhalten der Maschine.

„Bevor wir neue Systeme einsetzen, führen wir umfangreiche Tests durch, um die hohen Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Der Einsatz der Schwingungssensoren von IFM hat sich dabei bestens bewährt“, freut sich Blomberg über das Ergebnis.

Die Schwingungsdiagnose im Detail

ifm70214Der elektronische Schwingungswächter der Bauform VK überwacht permanent den Gesamtschwingungszustand von Maschinen- und Anlagen nach DIN ISO 10816. Der Sensor misst dabei die effektive Schwinggeschwindigkeit an einer nicht rotierenden Bauteiloberfläche. Bei Überschreiten eines einstellbaren Grenzwertes stellt das Gerät über einen Schaltkontakt auf Alarm. Zusätzlich wird der Kennwert als Stromsignal (4...20 mA) zum Anschluss an das Prozessleitsystem ausgegeben.

Die einfache Bedienung über 2 radiale Stellringe erlaubt eine schnelle Einstellung des Schaltpunktes und der Ansprechverzögerung. Für Manipulationssicherheit sorgt eine optional erhältliche Schutzkappe. Die Überwachung des Gesamtschwingungszustandes von Maschinen und Anlagen erfolgt nach ISO 10816.

Die Schwingungssensoren sind in das „2Touch“-Steuerungssystem der Dekanterzentrifugen eingebunden, in dem auch die anderen Signale von Drehzahl-, Temperatur- und Durchflusssensoren zusammenlaufen und ausgewertet werden. Die ganzheitliche Betrachtung sämtlicher Messsignale bietet eine umfangreiche Möglichkeit zur Maschinendiagnose und zur zustandsorientierten Wartung. Für den Anwender wird so die Wartung planbar und plötzlicher Maschinenausfall ist ausgeschlossen.

Peter Blomberg lobt die Zusammenarbeit: „IFM bietet eine gute Qualität in ihren Produkten. Ich arbeite gerne mit dem mittelständischen Unternehmen zusammen, das auf unsere Wünsche direkt eingeht. Ein Beispiel dafür sind spezifische Geräte, die zum Beispiel im Mess- und Temperaturbereich auf unsere Anforderungen hin angepasst wurden“. Alles in allem also „Good Vibrations“ auf ganzer Linie.

Der Autor ist Andreas Biniasch, Technischer Redakteur bei der IFM Electronic GmbH, Essen.
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