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Mit der Zeit treten in jedem System Verschleißerscheinungen auf. Dies passiert im Normalfall jedoch so langsam, dass es lange unbemerkt bleibt. Einflussfaktoren wie Fehlbedienung oder Überlastungen können den Verschleißvorgang zusätzlich stark beschleunigen.
Um einen Pumpenschaden und letztendlich einen Maschinenausfall zu vermeiden, geht es darum, den Verschleiß möglichst frühzeitig zu erkennen. Nur dann ist es möglich, einen Austausch der betroffenen Komponenten zu veranlassen und einen ungeplanten Maschinenstillstand abzuwenden.
In der Hydraulikpumpe können dank der Überwachungsfunktionen alle Verschleißzustände erkannt werden, die mit einer Änderung der Pumpenleckage verbunden sind. Unter Pumpenleckage versteht man eine kleine Undichtigkeit innerhalb der Pumpe. Diese wird auch volumetrischer Verlust der Pumpe oder Pumpenschlupf genannt.
Die Leckage ist bei jeder Pumpe vorhanden, jedoch von Pumpe zu Pumpe unterschiedlich stark ausgeprägt. Sie führt dazu, dass bei hohen Drücken ein Teil des geförderten Volumenstromes durch die Pumpe zurückfließt und dadurch die Effizienz sinkt. D.h. die Drehzahl erhöht sich bei gleichbleibendem Druck. Bei einer dauerhaft starken Beanspruchung der Pumpe wird auch die Leckage mit der Zeit größer.
Mit Hilfe der direkt im Umrichter integrierten Pumpenschutzfunktionen erfolgt eine automatische Schlupfdrehzahlermittlung und -anpassung. Hierbei wird die ermittelte Leckage im Antrieb so lange nachgeregelt bis eine Warngrenze erreicht und eine Warnung ausgegeben wird. Der Betreiber wird automatisch informiert, dass ein Pumpentausch nötig ist. Die Funktion verlängert somit die Verfügbarkeit der Pumpe, verhindert Stillstandzeiten und steigert die Prozessqualität.
Sensordrift: Ungenauigkeit des Drucksensors
Eine weitere Verschleißerscheinung entsteht am Drucksensor. Die Alterung wird dabei am steigenden Sensordrift, also an einer Ungenauigkeit des Sensors, festgestellt. Dabei handelt es sich um ein Offset im Sensorsignal, der mit dem Alter des Sensors wächst und so das Sensorsignal zunehmend verfälscht.
Analog zur Pumpenleckage wird auch hier, durch eine regelmäßige Abgleichroutine der Sensordrift überwacht. Die Sensorwerte werden dann zunächst optimiert. Bei steigender Ungenauigkeit und dem Überschreiten eines Grenzwertes wird der Verschleiß erkannt und ein notwendiger Sensortausch angezeigt.
Mit Hilfe der IoT-Schnittstelle kann ein Servohydraulik-Dashboard erstellt werden, das in Echtzeit über verschiedene Zustände und die Auslastung der Maschine informiert. Angezeigt werden Daten wie Motor- und Öltemperatur, Drehzahl und Druck sowie die Pumpenauslastung. Die Werte entsprechen jeweils den aktuellen Ist-Größen.
So wird zum Beispiel ein Trockenlaufen der Pumpe, anhand eines fehlenden Druckanstieges beim Anlauf der Pumpe, erkannt. Außerdem entdeckt die Pumpenschutzfunktion anhand des Drucksignals Kabelbrüche oder defekte Sensoren und schützt so das System im Fehlerfall vor Überlastungen.
Einige Schutzfunktionen haben zudem die Aufgabe, Zustände gar nicht erst kritisch werden zu lassen. So gibt es eine Beschleunigungsbegrenzung, welche die Pumpe vor zu schnellen Drehzahländerungen schützt. Hierbei werden die Drehzahl- Sollwertkurven automatisch abgeflacht, bevor diese vom Regler umgesetzt wird.
Die Idle-Funktion ist ein weiterer vorbeugender Schutz. Während Pausenzeiten werden dabei die Sollwerte optimiert, um einen drucklosen Öl-Umlauf zu erzielen und die Pumpe vor häufigen Anläufen zu schützen.
Besonders interessant ist der thermische Pumpenschutz. Thermische Überlast droht insbesondere bei langen Druckhaltezeiten während des Maschinenzyklus. Dies erhöht den Verschleiß und kann zu einem vorzeitigen Ausfall der Pumpe führen. Über ein Temperaturmodell wird deshalb die thermische Pumpenauslastung berechnet. Wird dabei ein Schwellenwert erreicht, werden hydraulische Bypässe zur Entlastung der Pumpe zugeschaltet. Die Pumpe wird gespült und Schäden durch Heißlaufen verhindert.
Darüber hinaus erkennen die integrierten Schutzfunktionen auch massive Störungen und schalten im Notfall den Antrieb ab, um das hydraulische System zu schützen.
Inbetriebnahme leicht gemacht
Für die Inbetriebnahme der Servopumpe sind keine speziellen Kenntnisse erforderlich. Lediglich Druck und Volumensollwert müssen von der Maschinensteuerung vorgegeben werden.
Ein sog. Wizard führt den Nutzer unkompliziert und schnell durch die einzelnen Schritte der Inbetriebnahme. Detaillierte Servopumpen-Fachkenntnisse zur Basisinbetriebnahme sind nicht notwendig. Der Zugriff auf eine Motor- und Umrichterdatenbank macht die Eingabe einzelner Parameter überflüssig. Es muss lediglich eine bestimmte Motor-/Umrichter-Kombination ausgewählt werden. Durch die schrittweise Führung durch das Programm kann keine Eingabe vergessen werden.
