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Smart Protection: Pumpen-Monitoring im Antrieb steigert Maschinenlebensdauer

Philipp Gebhardt, Baumüller Nürnberg GmbH

Lesedauer ca. min.

Baumüller SmartValue
Holen Sie mit IoT mehr aus Ihrer Antriebstechnik raus: Baumüller SmartValue steht für den Mehrwert, den intelligente Antriebstechnik für Maschinenbau und Maschinenbetreiber bietet. Mit Baumüller SmartValue erweitern wir den Leistungsumfang unserer Servoantriebe: Auf Basis der schon vorhandenen Daten wie Leistung, Strom, Drehmoment, Drehzahl oder Position werden dem Anwender weitere wichtige Informationen z.B. zum Betriebszustand der Maschine geliefert oder direkt im Antrieb Entscheidungen getroffen, um Maschinenausfälle zu vermeiden. Das gleiche gilt für die zugehörige Auslege-Software: Mit ihr wird die Motor-Regler-Kombination optimal für die jeweilige Applikation dimensioniert und die Regler parametriert. Darüber hinaus kann über Simulation die Auslegung sofort am digitalen Zwilling verifiziert und direkt optimiert werden.

How-to: Maschinenlebensdauer steigern durch Pumpen-Monitoring

Inhaltsverzeichnis

  1. Das Problem
  2. Die Lösung
  3. Der Nutzen

Das Problem

In servohydraulischen Anwendungen kann es im Maschinenzyklus bei langen Haltezeiten von hohen Drücken und geringem Durchfluss zu einer thermischen Überlast kommen. Dies erhöht den Verschleiß und kann zu einem vorzeitigen Ausfall der Pumpe führen.

Die Lösung

Über ein dynamisches Berechnungsmodell wird die jeweils aktuelle thermische Pumpenauslastung ermittelt und im Monitoring überwacht. Die Berechnung der Auslastung erfolgt über Drehzahl, Druck und falls vorhanden über die Öltank-Temperatur direkt im Servoumrichter. Die Berechnung erfolgt mit einer sehr kurzen Zykluszeit von 1ms. Wird der vorgegebene Schwellenwert für die Auslastung erreicht, werden hydraulische Bypässe zur Entlastung der Pumpe zugeschaltet, welche für einen höheren Durchfluss und eine bessere Wärmeabfuhr sorgen. Dadurch wird der Betriebspunkt der Pumpe aus dem temporär zulässigen Betriebsbereich in den dauerhaft zulässigen Betriebsbereich verschoben und Schäden durch Heißlaufen verhindert.

Datenerfassung über externe Sensorik und Berechnung im Servoumrichter

Datenerfassung über externe Sensorik und Berechnung im Servoumrichter

Der Nutzen

Direkt im Antrieb können Entscheidungen getroffen werden, um Maschinenausfälle zu vermeiden. Durch die smarte Reglerfunktion können neben der thermischen Überlastung auch weitere kritische Zustände im Hydrauliksystem erkannt werden, wie z.B. ein Trockenlaufen der Pumpe. Die Lebensdauer und Produktivität der Maschine kann auf diese Weise deutlich erhöht und Ausfälle rechtzeitig verhindert werden.

Für die Berechnung der aktuellen Pumpenauslastung ist kein externer Temperatursensor notwendig. Falls die Sensorik bereits vorhanden ist, kann dieser jedoch im Modell berücksichtigt werden. In diesem Fall kann der Einfluss der Öltanktemperatur berücksichtigt werden. Ist kein Sensor vorhanden, wird diese für die Berechnung als konstant angenommen.

Die Auswertung der Daten erfolgt ausschließlich im Drive und entlastet die Steuerung. Das spart zusätzliche Verdrahtung und reduziert die Fehleranfälligkeit des gesamten Monitoring-Systems.

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Philipp Gebhardt
Applikationsingenieur I Baumüller Nürnberg GmbH

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