Es ist sehr wichtig, dass Maschinen/Anlagen in einer Fabrik betriebsbereit sind, vor allem, wenn eine Fabrik Tag und Nacht arbeiten muss. Ungeplante Ausfallzeiten sind höchst unerwünscht, da sie hohe und unnötige Kosten verursachen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, jede Maschine, insbesondere die kritischsten, kontinuierlich zu überwachen, um Maschinenschäden zu vermeiden, die zu (längeren) ungeplanten Ausfallzeiten führen.
Wenn eine Lieferverpflichtung besteht, entstehen für das Unternehmen auch zusätzliche Kosten. Wenn eine Fabrik aufgrund einer Störung oder eines Maschinenschadens für längere Zeit nicht arbeiten kann, kann das Unternehmen seine Lieferverpflichtungen nicht erfüllen. Obwohl die Investition in ein Überwachungssystem beträchtlich ist, kann es den Unterschied ausmachen, ob eine Störung vermieden wird oder ob sie auftritt. Außerdem trägt es wesentlich zur Sicherheit der Mitarbeiter, der Fabrik und der Umwelt bei. Ein Maschinenüberwachungssystem arbeitet autonom; sobald es installiert ist, braucht niemand mehr einzugreifen. Dadurch wird sichergestellt, dass das System nicht für mögliche menschliche Fehler anfällig ist, die eine der Hauptursachen für Arbeitsunfälle sind.
Ein Beispiel
Wenn eine Turbine aufgrund einer Störung zu schnell dreht, hat das ohne Überwachungssystem katastrophale Folgen. Wenn eine Turbine die maximal erreichbare Drehzahl überschreitet, muss ein Überwachungssystem eingreifen und die Turbine abschalten. Dies geschieht, wenn ein Alarmwert ausgelöst wird, der das Überwachungssystem veranlasst, die Turbine abzuschalten. Das Abschalten einer Maschine ist die letzte Hürde, bevor etwas wirklich schief geht. Oft gehen dem andere Fehler voraus, die dazu führen, dass die Turbine auf Überdrehzahl geht. Beispiele für diese Fehler sind Probleme mit der Welle, dem Generator oder der Kupplung.
Isolierte Schutzschicht
Die isolierte Schutzschicht ist die letzte Barriere, bevor etwas schief geht; das Überwachungssystem schaltet die Maschine ab. Um mit dem vorherigen Beispiel fortzufahren: Die Gasturbine geht auf Überdrehzahl und überschreitet die voreingestellten Alarmwerte. Die maximale Drehzahl wird überschritten, und die Maschine wird sofort abgeschaltet. Bevor eine isolierte Schutzschicht eingreift, gehen ihr in der Regel mehrere Schritte voraus. Ein Fehler führt zum nächsten, bis die Alarmwerte erreicht sind und die Maschine abgeschaltet wird. Bei Überdrehzahl können Fehler so schnell auftreten, dass ein rechtzeitiges Eingreifen der Mitarbeiter unmöglich ist. Das Vorhandensein eines Überwachungssystems, das innerhalb von 40 Millisekunden(API 670-Richtlinie) reagiert, ist daher von großer Bedeutung. Die isolierte Schutzschicht ist nie mit einem (externen) Netz verbunden und somit immun gegen Cyberangriffe.
Maschinenüberwachung und Zustandsüberwachung
Maschinenüberwachungssysteme sollen sicherstellen, dass die Maschine im Bedarfsfall abgeschaltet wird, wenn eine gefährliche Situation eintritt. Dies ist oft das Ergebnis einer Reihe von Fehlern. Optionen für Schwingungsmessungen können ein klares Bild vom Zustand einer Maschine liefern und ermöglichen oft ein Eingreifen, bevor Alarmwerte erreicht werden und das Maschinenüberwachungssystem auslöst.
Ein Beispiel
Im Jahr 2009 ereignete sich ein schwerer Unfall in einem Wasserkraftwerk in Russland (Sajano-Schuschenskaja). Vibrationen verursachten eine Metallermüdung in den Schrauben, die das Ventil der Turbine in Position hielten. Die Bolzen brachen, wodurch sich das Ventil löste und eine große Menge Wasser unter hohem Druck in den Generatorraum schoss, was erhebliche Schäden verursachte. 76 Menschen starben, als die Turbine des Wasserkraftwerks aufgrund von Erschütterungen explodierte. Zusätzlich zu den Opfern war das Wasserkraftwerk für eine Leistung von 6400 MW verantwortlich. Zum Vergleich: Das größte Energiekraftwerk (Kohleverbrennung) in den Niederlanden hat eine Leistung von 1560 MW. Der plötzliche Stillstand des gesamten Wasserkraftwerks führte dazu, dass die Region ohne Strom war. Die Reparaturkosten beliefen sich auf über 1,5 Milliarden und dauerten mehr als 5 Jahre.
Die durch die Schwingungen verursachte Metallermüdung hätte durch ein Maschinenüberwachungssystem (Schwingungsüberwachung) erkannt werden können. Ein Maschinenüberwachungssystem (mit Zustandsüberwachung) ist daher von großer Bedeutung. Auch wenn die Wahrscheinlichkeit, dass etwas Ähnliches passiert, sehr gering ist, sind die Folgen unvorstellbar.
Maschinenüberwachung für die Sicherheit
Obwohl ungeplante Stillstände immer unerwünscht sind, kann ein Maschinenüberwachungssystem schwerwiegende Folgen wie (tödliche) Unfälle, Umweltschäden und Schäden an der Fabrik (und den Maschinen) verhindern. Die Folgen einer zu schwingungsanfälligen Turbine sind unvorstellbar (wie in Abbildung 1 dargestellt). Abgesehen von den möglichen (tödlichen) Todesopfern ist die Fabrik so stark beschädigt, dass es Monate (wenn nicht Jahre) dauern wird, bis sie wieder betriebsbereit ist. Dies wird zu schwerwiegenden finanziellen Problemen und möglichen Lieferschwierigkeiten führen. Es handelt sich um ein Wasserkraftwerk, für das eine Lieferverpflichtung besteht.
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