Schaeffler: Online-System zur Lagerüberwachung in der Stahlindustrie

Schaeffler hat ein Online-Überwachungskonzept für die Tragzapfenlager und Getriebe von Konvertern in der Stahlindustrie entwickelt. Integriert sind Überwachungskonzepte wie die Schallemissionsmessung (Acoustic Emission), die Ölpartikelanalyse sowie die Prüfung des Schmierfettzustandes.

Das neue System von Schaeffler geht auf eine der Hauptanforderungen der stahlverarbeitenden Industrie ein: die höchstmögliche Verfügbarkeit zentraler Produktionsanlagen. Gerade für Engpassaggregate wie Konverter in Oxygenstahlwerken ist ein Ausfall für Anlagenbetreiber oftmals mit Kosten bis in den Millionenbereich verbunden.

Mit dem System sind Wartungsmaßnahmen planbar und teure, ungeplante Maschinenstillstände aufgrund von Lagerschäden werden vermieden. Zertifizierte Experten unterstützen bei der Datenauswertung und geben Handlungsempfehlungen an den Kunden.

Schallemissionsmessung (Acoustic Emission)

Erstmals bietet Schaeffler ein Condition-Monitoring-System an, das das Prinzip der Schallemissionsmessung anwendet. Dieses Verfahren eignet sich ideal im Fall langsam drehender Tragzapfenlager, wie sie in Konvertern eingesetzt werden. Hier kann die sonst übliche Schwingungsmessung nicht zuverlässig eingesetzt werden, da die Drehzahl zu niedrig ist und somit bei der Überrollung einer Schädigung im Wälzlager nicht genügend Energie für eine auswertbare Messung des Körperschalls freigesetzt wird. Ebenso können zu kurze Prozesse die Messzeit soweit reduzieren, dass die Auflösung zu gering ist.

Die Schallemissionsmessung hingegen nutzt den Effekt, dass es beim über die Elastizitätsgrenze hinaus belasteten Material zu einer plastischen Verformung oder einem Bruch kommt. Dieser Defekt führt zu einer Konzentration von Spannungen, dann zu einer Rissbildung und letztendlich zu einer plötzlichen Entspannung des Materials. Dieser kurzzeitige Vorgang erzeugt ein Schallemissionsereignis, das sich als Ultraschallwelle von der Quelle wegbewegt und gemessen werden kann.

Ölpartikelanalyse

Verschleißerscheinungen an Lagern oder Zahnrädern in Getrieben äußern sich bereits frühzeitig vor einem drohenden Ausfall in Form von Metallabrieb. Wird dieser Abrieb gemessen und überwacht, können Schäden an ölumlaufgeschmierten Getrieben aber auch Gleitlagern frühzeitig erkannt werden. Der FAG Wear Debris Check misst die Anzahl der Partikel im Öl und ermöglicht die Übermittlung von Kennwerten an das übergeordnete Überwachungssystem sowie die Aufzeichnung und Auswertung der Partikelkonzentration, klassifiziert nach Größe und Material.

Aufgrund langsamer Drehzahlen des Großradantriebes eines Konverters ist eine Überwachung mittels Schwingungsanalyse nicht möglich. Daher wird hier eine permanente Ölpartikelanalyse mittels FAG Wear Debris Check eingesetzt.

Fettqualitätsmessung

Über die Hälfte aller Wälzlagerausfälle ist unmittelbar auf die Schmierung zurückzuführen. Schmierungsbedingungen, physikalische Fettalterung oder der Anteil von festen und flüssigen Verunreinigungen, wie z.B. Wasser im Schmierstoff, haben einen entscheidenden Einfluss auf die Lagerlebensdauer.

Mit dem Schmierfettsensor FAG GreaseCheck und der zugehörigen Auswertelektronik ist es möglich, bei laufendem Betrieb Zustandsänderungen des Fettes zu detektieren, lange bevor es zu Schädigungen im Wälzlager kommt. Dadurch lässt sich der Schmierfettaustausch genau planen und die Einsatzdauer des Wälzlagers verlängern. Zusätzlich ist ein Wechsel von der zeit- zur bedarfsgesteuerten Nachschmierung möglich. In den neuen FAG-Sphäroguss-Gehäusen für Konverterlager sind neben Messstellen für die Schallemissionssensoren bereits Bohrungen für die Fettqualitätsmessung integriert.

Auswertung der Messdaten

Neben der Gesamtzahl von über 60 ermittelbaren Kennwerten müssen auch die Prozessparameter im Rahmen der Überwachungsstrategie aufgenommen werden. Der FAG ProCheck überwacht repräsentative Kennwerte und bereitet diese entsprechend für die Anlagenvisualisierung auf. Die Alarmierungsfunktion des FAG ProCheck meldet Störungs- und Fehlermeldungen. Über einen Remote-Zugriff können Schaeffler-Serviceingenieure eine Auswertung und Analyse in der notwendigen Detailtiefe durchführen und detaillierte Handlungsempfehlungen aussprechen.