Schwingungsüberwachung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie verwendet in ihren Produktionsprozessen eine Vielzahl verschiedener Geräte wie Mixer, Zentrifugen, Pumpen, Motoren, Luftkompressoren, Öfen, Lüftungs- und Förderanlagen. In jedem Fall muss das Equipment in einem guten Zustand erhalten werden. Dazu sollte ein proaktiver Ansatz für die Instandhaltung und Zustandsüberwachung gewählt werden.

Die Vibrationsanalyse spielt eine Schlüsselrolle bei der Identifikation von Verschleiß der Lager, rotierender Wellen, Förderanlagen und anderen Anlagenteilen. Dem Wartungs- und Instandhaltungspersonal wird so ein Hilfsmittel zur Früherkennung geliefert.

Online- und Offline-Überwachungslösungen

Die Maschinengeschwindigkeit kann bei den Produktionslinien in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie stark variieren. Dennoch bietet der Standard 100 mV/g AC-Sensor (Serie HS-100 und HS-100S), oder ein 4-20mA Beschleunigungs- oder Schwingungstransmitter, eingestellt auf 25 mm/s (Serie HS-420 und HS-420S) meist die geeigneten Parameter für die Überwachung dieser Systeme. In der Regel werden online betriebene 100 mV/g AC-Sensoren in Verbindung mit einem Kontrollsystem zur Überwachung der Hauptlager eingesetzt. So wird der Zustand der Anlage überprüft, kontinuierlicher Schutz gewährleistet und Daten für eine vollständige Frequenzanalyse geliefert. Beschleunigungssensoren können ebenso im Offline-Modus betrieben werden. Dabei werden die Sensoren mit einem Anschlussgehäuse verbunden, das sich in einem sicheren Bereich befindet. Dort wird in regelmäßigen Abständen ein transportabler Datenkollektor angeschlossen, der die aufgenommenen Daten zur Datenerfassung überträgt. Soll das Schwingungsverhalten nur über einen bestimmten Zeitraum beobachtet werden (z.B. im Falle eines Ausrichtungsfehlers) kann der 4-20mA Sensor (Serie HS-420 und HS-420S) eine kostengünstigere Alternative darstellen, da er bequem mit einer SPS (Speicherprogrammierbaren Steuerung), SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), BMS (Building Management System) und ähnlichen 4-20mA Eingangsmodulen verbunden werden kann.

Für Anwendungen, bei denen nur geringe Geschwindigkeiten vorliegen, wie beispielsweise bei Förderern in Abfüllanlagen oder Konservenfabriken, eignen sich AC-Sensoren (Serie HS-100 und HS-100S). Eine erhöhte Empfindlichkeit (500 mV/g) verbessert hier die Signalqualität. Mit der erweiterten Option unserer Serie HS-100F, können Anwendungen, bei denen die Erfassung niederfrequenter Signale notwendig ist, abgedeckt werden.

Für die meisten Anwendungen empfehlen wir Standard-Sensoren mit einer Sensibilität von 100 mV/g (Serie HS-100), mit geradem oder seitlichem Ausgang (Top Entry und Side Entry), die auch als eigensichere Versionen erhältlich sind. Die Sensoren dienen hier meist zur Lagerzustandsüberwachung von zahlreichen Geräten. Sie können mit Anschlussleitungen in einem sicheren Bereich der außerhalb der Schutzeinhausung der Maschine liegt, an einen IP66-Switch oder einem Anschlussgehäuse (Serie HS-SE/CE) angeschlossen werden. Hier können die Schwingungsdaten gesammelt werden.

Schwingungsüberwachung in Reinräumen

Aufgrund hoher Hygienestandards gelten viele Produktionsbereiche in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie als Reinräume. In kontrollierten Reinräumen sind oftmals Schaltschränke aus Edelstahl vorgeschrieben, welche mit der Serie (Serie HS-SE) verfügbar sind. Der oben beschriebene 4-20mA Sensor (Serie HS-420), eignet sich hervorragend für eine kontinuierliche Produktionslinienüberwachung. So wird z.B. bei der Konservenherstellung Waschen, Trocknen, Schneiden, Mischen, Abfüllen, Etikettieren und Einpacken überwacht. Wenn große Teile der Anlage unzugänglich bzw. die Installationskosten untragbar sind, kann ein kabelloses System eingesetzt werden. Dieses sammelt Daten an mehreren zugänglichen Stellen und leitet sie an einen zentralen Kontrollraum weiter. Bei der Überschreitung eines vorher festgelegten Schwingungsniveaus wird ein Alarm ausgelöst und die gesammelten Daten können genauer untersucht werden.

Bei manchen Prozessen können Chemikalien oder Staub (z.B. bei der Herstellung von Mehl und Zucker) in die Luft gelangen; hier sollte der Einsatz eigensicherer Sensoren in Erwägung gezogen werden. Die eigensicheren Sensoren von Hansford Sensors erfüllen dabei die Anforderungen der Staubklasse II. Auch sollte überprüft werden, ob wasserdichte Sensoren benötigt werden. Dies ist zum Beispiel erforderlich, wenn die Maschine regelmäßig mit Wasser gereinigt wird, beim Einsatz von Chemikalien ist zusätzlich auf ein geeignetes Kabel zu achten. In der Nähe von Öfen und Kühlbereichen muss außerdem die Temperaturfestigkeit berücksichtigt werden. 

Gesundheits- und Sicherheits- sowie versicherungsrechtliche Aspekte können darüber entscheiden, wie welche Maschinen überwacht werden. Beispielsweise muss ein Überwachungssystem an große Zentrifugen in der Zuckerraffinerie angepasst werden, so können die Maschinen bei Überschreitung der vorgeschriebenen Parameter automatisch abgeschaltet werden. Beim Einsatz großer Lüftungsanlagen für Trocknungs- oder Kühlprozesse kann es vorkommen, dass Ablagerungen am Lüfterrad – die in verschiedensten Prozessen entstehen können – Unwuchten in der Anlage verursachen. Wenn die Ablagerungen ein gewisses Niveau erreicht haben, können sich kleine Teile lösen und weitere Schäden an der Motorwelle sowie Vibrationen hervorrufen. Bleibt dies unbemerkt, kann das Lüfterrad brechen und noch größere Schäden nach sich ziehen. Um dem vorzubeugen, ist der Einsatz von 4-20mA Sensoren (Serie HS-420 empfehlenswert, die direkt an eine vorhandene SPS oder ein ähnliches System angeschlossen werden. Werden „sichere“ Vibrationslevel dabei überschritten, kann ein voreingestellter Alarm die Maschine sofort ausschalten um Schäden zu verhindern. Als Alternative dazu kann ein eigenständiges Überwachungssystem, welches einen 4-20mA Sensor (Serie HS-420) in Verbindung mit einem Hansford Sensors Vibrationsmodul (Serie HS-510) umfasst, eingesetzt werden. Für jeden Sensor-Ausgang ist dabei ein Modul erforderlich. Jedes Modul umfasst zwei vorprogrammierbare Alarmauslösungen und eine lokale Anzeige. Die Module können auf einer Hutschiene (DIN Rail) angebracht oder in einem Maßgehäuse (Serie HS-580) montiert werden. Die Vibrationsmodule verfügen ebenfalls über die Möglichkeit, die Signale an eine SPS oder ein ähnliches System weiterzuleiten.

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