Business Unit: COMPRESSOR SOLUTIONS/DIGITAL SOLUTIONS
Mit X|Mobile – der portablen Lösung für temporäre Messeinsätze – effizient im Betrieb
Um zu prüfen, ob eine Kompressoranlage ausgewogen eingestellt ist und entsprechend der Anwendung mit optimaler Leistung und geringem Verschleiß, oder die Anlage fehlerhaft betrieben wird, ist häufig ein Großer Aufwand nötig. Dann wird beispielsweise ein Heißarbeitserlaubnisschein für eine temporäre Messung in der EX-Zone eingeholt, um kurzfristig adäquates Messequipment vor Ort im Maschinenbereich aufstellen zu können. Über einen relativ kurzen Zeitraum kann dann ein Servicetechniker manuell vor Ort eine durchgehende Messung durchführen. Hierdurch entstehen sehr großen Datenmengen, die nur mit großem Aufwand ausführlich ausgewertet und analysiert werden können. Häufig tritt jedoch das Fehlerbild nur sporadisch und nicht während des kurzen Messzeitraumes auf, sodass die Fehlerursache messtechnisch nicht erfasst und somit nicht identifiziert werden kann.
Daher haben NEAC Compressor Service und NEA X das portable Online-Messsystem X|Mobile für die anwendungsspezifische Inbetriebnahme, tiefgreifende Maschinen- und Performanceanalysen sowie zum Troubleshooting entwickelt. Diese spezielle X|Mobile Lösung zeichnet sich durch die ATEX-Zulassung aus und kann somit ohne Heißarbeitserlaubnisschein in kurzer Zeit in der EX-Zone der Verdichteranlage installiert werden. Damit lassen sich über einen längeren Zeitraum intelligent die relevanten Maschinendaten in Echtzeit erfassen und zu jeder Zeit von überall auf unsere Online-Plattform analysieren, ohne den laufenden Anlagenbetrieb zu stören. Die erfassten Maschinendaten werden über das integrierte LTE Gateway zur weiteren Verarbeitung und Analyse in der cloudbasierten Monitoring Plattform XPLORECOMPRESSORS bereitgestellt. Bei X|Mobile handelt es sich um ein Standalone-System, das für den zeitlich begrenzten Einsatz vor Ort genutzt wird, um effizient und zielgerichtet eine umfassende Maschinenüberwachung und -analyse durchzuführen.
»NEAC Compressor Service und NEA X haben das portable Online-Messsystem X|Mobile für die anwendungsspezifische Inbetriebnahme, tiefgreifende Maschinen- und Performanceanalysen sowie zum Troubleshooting entwickelt.«
René Anke, Leiter Technische Beratung NEAC Compressor Service & Benjamin Rubin, Projektmanager Sales NEA X
Der im Folgenden beschriebenen Use case aus dem Bereich Wasserstoff Trailer-Abfüllung zeigt eine Performance Analyse eines Membranverdichters, nachdem dieser vor Ort installiert und erfolgreich in Betrieb genommen wurde. Eine detaillierte Performance-Analyse ist mit den vorhandenen Daten der Verdichteranlage nicht möglich. Grund dafür ist zum einen, dass die Maschinensteuerung Daten und Sensorwerte in der Regel mit einer Abtastrate von 1 Hz erfasst. Um eine umfassende und aussagekräftige Analyse der Maschinenparameter durchzuführen, müssen spezifische Messdaten hochfrequent – mit bis zu 5 kHz – abgetastet und erfasst werden. Zum anderen sind die notwendigen Drucksensoren, die unmittelbar in den Membranköpfen installiert werden müssen, oft nicht Teil des Bestellumfangs.
Für die gewünschte Maschinenanalyse wird das System bei dem Maschinenbetreiber vor Ort mit zusätzlichen Drucksensoren in den Membranköpfen und einem Drehwinkelgeber installiert. Die Vor-Ort-Installation des Messsystems nimmt rund drei Stunden in Anspruch, bevor die Maschine und das Messsystem anschließend wieder betriebsbereit sind.
In der Regel wird die X|Mobile über einen Zeitraum von einem Monat an der betreffenden Anlage eingesetzt, um ein umfängliches Bild vom Betrieb der Maschine zu erhalten. Während des gesamten Zeitraumes des Messeinsatzes werden alle Standard-Prozessdaten aus der Maschinensteuerung zur Plattform XPLORECOMPRESSORS übertragen und mit einer Abtastrate von 1 Hz aufgezeichnet. Die smarte Monitoring-Software ermöglicht es zudem, während des gesamten Überwachungszeitraumes, sowohl automatisiert als auch manuell gesteuert, hochfrequente Daten an die Plattform zu übermitteln. Sobald definierte Maschinenalarme erfasst oder Sensorgrenzwerte überschritten werden, löst X|Mobile die Übertragung von hochfrequent aufgezeichneten Datensets im Rhythmus von einer Minute aus (s. Abbildung 1). Somit wird gewährleistet, dass nur von relevanten Zeitpunkten hochfrequente Daten gespeichert und an die Online-Plattform übermittelt werden, wodurch irrelevante und große Datenmengen vermieden werden. Zusätzlich kann jederzeit - beispielweise im Testbetrieb beim Einrichten des Systems - der Maschinenexperte manuelle Trigger über die Plattform initiieren, sodass ebenfalls ein Datenset von hochfrequenten Daten an die Plattform übermittelt wird. Somit können dediziert und zielgerichtet Anomalien oder Abweichungen vom optimalen Betriebsbereich ermittelt werden.
Bei der Einrichtung und Konfiguration des Systems stellt der Maschineexperte zudem sogenannte „Softalarme“ im XPLORECOMPRESSORS Dashboard ein. Beim Erreichen von Softalarmen sendet die Plattform sofort eine Meldung an den Maschinenexperten, der somit in der Lage ist, unmittelbar zu reagieren und eine zielgerichtete und zeiteffiziente Analyse remote durchzuführen.
Um die tatsächliche Maschinen-Performance entsprechend der kundenspezifischen Maschinenauslegung genauer beurteilen zu können, werden die Messdaten für eine zusätzliche Vergleichsanalyse herangezogen. Bei der Vergleichsanalyse ist die Auswertung des Indikatordiagramms (pV-Diagramms), welches sich aus den speziell hochfrequent gemessenen Rohdaten ableiten lässt, eine der Hauptaufgaben. Das pV-Diagramm stellt den Druckverlauf über das Kompressionsvolumen im Verdichtungsraum während eines Arbeitszyklus bzw. einer Umdrehung dar. Für diesen Schritt der Analyse werden die pt-Daten in die NEA eigene Verdichter-Auslegungssoftware „KO3“ (KompressorOptimierungVersion3) eingepflegt, um so den direkten Vergleich durch einen Overlay des SOLL-IST-Zustands zu ermöglichen.
Im dargestellten pV-Diagramm des Membrankopfs der dritten Stufe ist eine Übereinstimmung zwischen den SOLL-Daten (grün) und den IST-Daten (lila) zu erkennen. Daraus lässt sich ableiten, dass die Maschine im realen Betrieb gut abgestimmt ist und damit die gemessene Performance mit den Auslegungswerten sehr gut übereinstimmen. Wären hier Abweichungen zu sehen, ließe sich anhand der XPLORE Plattform sehr gut analysieren, welche Maschinen- oder Steuerungsparameter sowie Maschinenkomponenten optimiert werden sollten. Weiterhin werden in der KO3-Software die indizierte Leistung sowie die Maschinenbelastung aus den Messwerten ermittelt. Das Force-Bar-Diagramm ist eine gute Möglichkeit, die tatsächliche Belastung der Maschine ins Verhältnis zur maximal zulässigen Belastung zu setzen. Das in Abbildung 3 dargestellte Diagramm zum Verdichtungsstrang 2 (Rod 2) zeigt eine moderate Belastung der Bauteile im zulässigen (grünen) Bereich.
Dank der perfekt aufeinander abgestimmten Systeme XPLORECOMPRESSORS und KO3 sowie der Erfahrung und Expertise der NEAC-Maschinenexperten ist ein Remote Performance-Test oder auch eine Troubleshooting-Analyse bei einer Maschine in jeglicher Anwendung möglich.
Kunden haben somit die Möglichkeit, den Performance-Test intensiv zu begleiten und die Flexibilität und die Vorteile des Systems zu nutzen. Das Analyseergebnis, die Auswertung und der umfassende Analyse- und Performancereport erhält der Kunde umgehend und teilautomatisiert direkt aus der Plattform und wird durch Maschinenexperten geprüft und ergänzt.
Analog zu den Funktionen des X|Mobile System bietet unser X|Rapid Modul derartige tiefgreifenden Maschineneinblicke, eine ausnahmebasierte Überwachungsfunktion und Performance-Analysen für den dauerhaften Einsatz. Die X|Rapid erfasst hochfrequent Maschinendaten und befähigt unsere Kunden mit Unterstützung der NEAC eine persistente und zustandsorientierte Maschinenüberwachung mit wenig Aufwand zu realisieren. Durch erweiterte und stetige Erfassung von hochfrequenten Messdaten wird langfristig ein zuverlässiger Betrieb der Anlagen gewährleistet, was das Operations und Maintenance Team vor Ort entlastet. Denn nicht nur für den eigentlichen Betrieb, sondern auch für einen effizienten und exzellenten Serviceeinsatz ist die dauerhafte Überwachung und Überprüfung des Maschinenverhaltens von zentraler Bedeutung.
