PROZESSAUTOMATISIERUNG & DIGITALISIERUNG
Ventillaufzeiten werden zum digitalen Zustandsindikator
Wenn Sekundenbruchteile eine Leckage verraten
Eine Druckluftleckage kündigt sich selten spektakulär an. Eine Verbindung verliert geringfügig an Dichtheit, ein Aktor verschleißt oder eine pneumatische Strecke verändert langsam ihr Verhalten. Die Anlage produziert zunächst weiter, während der Druckluftbedarf unbemerkt steigt. Genau diese schleichende Veränderung macht die Fehlersuche aufwendig. Bürkert erweitert die Ventilinsel AirLINE Typ 8652 deshalb um eine softwarebasierte Diagnosefunktion. Statt zusätzliche Durchfluss- oder Leckagesensoren zu installieren, nutzt die Steuerung das zeitliche Verhalten der ohnehin angesteuerten Prozessventile. Bei der Inbetriebnahme wird für jeden Kanal erfasst, wie lange zwischen dem Schalten des Pilotventils und dem Erreichen der Endlage des zugehörigen Antriebs vergeht. Diese Referenz wird anschließend zur Grundlage für die Zustandsüberwachung.
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PRODUKT | AirLINE Typ 8652 · Bürkert
Aus der Schaltzeit wird eine Diagnosegröße
Der technische Ansatz ist interessant, weil nicht die Leckage selbst gemessen wird. Überwacht wird ihre mögliche Auswirkung auf das pneumatische System. Verändert sich die Laufzeit eines Antriebs gegenüber dem eingelernten Zustand, erkennt die Software eine Abweichung und gibt eine Warnung aus. Diese erscheint sowohl am Display der Ventilinsel als auch über das angeschlossene Bussystem. Die Diagnose erfolgt kanalbezogen. Dadurch lässt sich die Auffälligkeit einer bestimmten Ventilbaugruppe zuordnen, anstatt eine komplette pneumatische Installation manuell nach einer möglichen Undichtigkeit absuchen zu müssen. Die vorhandene Plattform unterstützt bereits Diagnoseinformationen am LC Display sowie deren Weitergabe an die Anlagensteuerung.
Gerade diese indirekte Messmethode erweitert den Nutzen über die reine Leckagesuche hinaus. Eine zunehmende Betätigungszeit kann verschiedene Ursachen haben und beispielsweise auf Veränderungen im pneumatischen Pfad oder Verschleiß am Aktor hinweisen. Die Meldung ist deshalb nicht mit einem eindeutigen Schadensbefund gleichzusetzen. Sie liefert vielmehr einen konkreten Hinweis darauf, wo sich das dynamische Verhalten gegenüber dem Referenzzustand verändert hat. Für die Instandhaltung ist das wertvoller als eine allgemeine Verbrauchsabweichung: Techniker erhalten einen Ausgangspunkt für die gezielte Prüfung. Gleichzeitig können Diagnoseinformationen über die Automatisierungsarchitektur weitergegeben werden. Der Hersteller sieht für die Plattform unter anderem Industrial Ethernet sowie Funktionen zur vorbeugenden Wartung vor.
Identifizierte Leckagen an Schläuchen und Verschraubungen bei einer Anlage mit 6 Ventilinseln und ca. 150 Ventilfunktionen können schnell ein Einsparpotenzial von 12.355 kWh/a oder 3.706 €/a (bei 0,30 €/kWh) ergeben. (Quelle: Bürkert Fluid Control Systems)
Zustandsüberwachung ohne zusätzliche Messstelle
Für Anlagenbauer liegt darin der eigentliche konstruktive Reiz. Eine bereits vorhandene Information bekommt eine zweite Funktion: Die Schaltzeit dient nicht mehr ausschließlich dem Ablauf des Prozesses, sondern wird zum Indikator für den Zustand der Pneumatik. Zusätzliche Hardware ist für diese Diagnosefunktion nach den vorliegenden Herstellerangaben nicht erforderlich. Das kann besonders bei Anlagen mit zahlreichen pneumatisch betätigten Prozessventilen interessant sein, wie sie in Pharma, Biotechnologie und Lebensmittelproduktion vorkommen. Statt Wartung ausschließlich nach festen Intervallen oder einer manuellen Leckagesuche zu organisieren, entsteht eine zusätzliche zustandsorientierte Information. Die Software ersetzt dabei nicht die Ursachenanalyse vor Ort. Sie kann aber den entscheidenden Unterschied machen, welche Ventilbaugruppe der Instandhalter zuerst überprüft.
TECHNIK KOMPAKT
✓ Funktionsprinzip: Die Software vergleicht die Laufzeit zwischen Pilotventilschaltung und erreichter Endlage mit einem bei der Inbetriebnahme ermittelten Referenzzustand.
✓ Anlagenintegration: Abweichungen werden lokal am Display sowie über das angeschlossene Bussystem an die Automatisierungsebene gemeldet.
✓ Prozessnutzen: Auffällige pneumatische Strecken lassen sich kanalbezogen eingrenzen, bevor eine aufwendige manuelle Suche im gesamten System beginnt.
✓ Praktische Auslegung: Eine verlängerte Schaltzeit ist ein Diagnosehinweis und kein eindeutiger Leckagenachweis; die Ursache muss anschließend an der betroffenen Baugruppe geprüft werden.
