„Messgerät an Warte …“

Vorausschauende Diagnose bei Durchflussmessgeräten

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04.06.2008 „Anlagen Assets“ beginnen bereits ab der Inbetriebnahme zu altern. Von den drei Methoden der Instandhaltung – reaktiv, präventiv, vorausschauend – ist die vorausschauende sicherlich die effektivste, allerdings muss hierzu im Vorfeld in die notwendige Infrastruktur investiert werden. Der Einsatz von Geräten mit integrierter Selbstverifizierung erlaubt es, eine optimale Wartungsstrategie umsetzen zu können.

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Entscheider-Facts Für Betreiber


und Instandhalter

  • Die reaktive und auch die präventive Wartung von Messgeräten verursacht in der Praxis hohe Kosten.
  • Beim Konzept der vorausschauenden Wartung müssen die Diagnoseinformationen vom Gerät zuverlässig und eindeutig sein und zeitnah zur Verfügung stehen.
  • Mit der neuen „Integrierten System-verifizierung“ werden nicht nur die elektrischen Parameter des Sensors, wie Spulen und RTD, sondern auch die Funktionalität der Elektronik, also Software und ROMs, geprüft. Es wurde eine Diagnosemöglichkeit entwickelt, die auch die mechanische Integrität des Sensor verifiziert.

Die Herausforderungen an den Anlagenbetreiber sind vielfältig. Sie müssen mit der Anlage einen höheren Durchsatz als in der Vergangenheit erzielen, gleichzeitig die Kosten senken und noch dazu mit weniger Personal auskommen. Das Wartungspersonal hat die Wahl zwischen drei Methoden, ihre Arbeit zu planen und auszuführen. Es kann reaktiv vorgehen, also nur reparieren, was ausgefallen ist. Dies ist sicher die Methode mit dem höchsten Risiko für ungeplante Stillstände. Es kann aber auch präventiv arbeiten und durch regelmäßige Prüfungen der Geräte in der Anlage ungeplante Ausfälle vermeiden. Gerade bei Inline-Geräten wird diese Methode häufig angewandt. Allerdings investiert man hier Zeit und Aufwand teilweise vergebens. Ein Anwender dazu: „Wir bauen die Geräte aus der Anlage aus und prüfen sie auf externen Prüfständen – bei kritischen Messungen sogar einmal im Jahr. Das kostet uns rund 2000 bis 3000 Euro je Gerät. Ein hoher Aufwand, zumal bei den allermeisten Geräten keine Probleme festgestellt wurden.“

Die vorausschauende Methode ist sicher der optimale Weg. Allerdings muss hier im Vorfeld in die notwendige Infrastruktur investiert werden, um diesen Weg überhaupt gehen zu können.
Und was erwartet der Anwender von Diagnoseinformationen? Die alltäglichen Anforderungen stellen sich wie folgt dar: Es muss sichergestellt sein, dass die Geräte innerhalb der Spezifikation arbeiten. Die Erfüllung interner Qualitätsstandards (z.B. ISO 9000) oder externer Auflagen muss gewährleistet sein. Auch muss das System anzeigen, ob die gelieferten Messwerte integer sind, damit bei Zweifeln an der Messung belegt werden kann, dass der Messwert unverfälscht übertragen wurde. Darüber hinaus müssen die Diagnoseinformationen zuverlässig und eindeutig sein und zeitnah zur Verfügung stehen.

Diagnoseinfos müssen zuverlässig und eindeutig sein

Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist, dass die Informationen auch am richtigen Ort zur Verfügung stehen, was über kategorisierte Meldungen wie Funktionskontrolle, Wartungsbedarf oder Ausfall gewährleistet wird. Diesen Aspekt hat u. a. auch die Namur-Empfehlung NE107 aufgegriffen.

In der Praxis kann das so aussehen: Ein Feldgerät zeigt einen Fehler an – mit der entsprechenden Kategorie. Zusätzlich werden hilfreiche Informationen zu dem Fehler und Hinweise zu seiner Beseitigung dargestellt. Über die Kategorisierung lassen sich auch Diagnoseinformationen an den richtigen Adressaten leiten, so können etwa Wartungsmeldungen direkt an den PC in der Werkstatt übertragen werden.
Wie also kann ein Wartungstechniker seine Assets effektiv warten? Hier ein Beispiel für Inline-Durchflussmessungen: An kritischen Messstellen kann ein plötzlicher Ausfall zu erheblichen Problemen führen und sich auf die Verfügbarkeit der ganzen Anlage auswirken. Um sicherzustellen, dass die Messung integere Messwerte liefert, wird hier häufig präventiv gewartet – wie bei vielen kritischen Messungen sind oft interne oder behördliche Auflagen zu erfüllen, die eine routinemäßige Prüfung vorgeben. Dabei stellt sich häufig die Frage, ob der Aufwand wirklich gerechtfertigt ist. Ein weiterer Aspekt kommt dann zum Tragen, wenn der Betrieb die Messung anzweifelt. In einer solchen Situation muss schnell untersucht werden, ob am Messgerät ein Fehler vorliegt oder die Ursache an anderen Stellen zu suchen ist. Es gilt also, Fehlerquellen einzugrenzen, um letztlich die Ursache zu erkennen.

Das Messystem überprüft sich selbst

Micro Motion hat für die Coriolis Durchflussmesssysteme eine neuartige Methode entwickelt, die hier völlig neue Möglichkeiten in der Wartungspraxis bietet. Mit der neuen „Integrierten Systemverifizierung“ werden nicht nur die elektrischen Parameter des Sensors, wie Spulen und RTD, sondern auch die Funktionalität der Elektronik, also Software und ROMs, geprüft. Es wurde eine Diagnosemöglichkeit entwickelt, die auch die mechanische Integrität des Sensor verifiziert. Denn obwohl die Sensoren praktisch verschleißfrei arbeiten, können durch das Medium Abrasion und Belagbildungen entstehen, die die ursprüngliche Kalibrierung verändern und das Messergebnis verfälschen. In extremen Fällen können sogar korrosive Effekte auftreten, beispielsweise durch falsche Materialauswahl oder in abnormalen Prozesssituationen und bei Störungen, wodurch das Medium plötzlich aggressive Eigenschaften bekommt.

Elektronik sendet Testimpulse an den Sensor

Wie geschieht das konkret? Die Elektronik sendet Testimpluse mit verschiedenen Frequenzen an den Sensor und interpretiert die Sensorreaktionen aus den Aufnehmerspulen. Bei niedrigen Frequenzen, solchen unterhalb der Eigenresonanz, ist das Signal direkt proportional zur Steifigkeit des Messrohres. Nur bei hohen Frequenzen hängt die Amplitude auch vom Prozessmedium ab (Dämpfung). Damit ist diese Methode der Verifizierung unabhängig vom Prozessmedium und gibt eine eindeutige Aussage über die strukturelle Integrität der Messrohre. Bei jeder Verifizierung des Gerätes werden die Ergebnisse mit den werkseitig ermittelten und gespeicherten Werten verglichen. Die Kurve zeigt deutlich eine veränderte Steifigkeit zwischen einem guten und einem erodierten Sensor. Dahinter steht eine komplexe physikalische Theorie, allerdings kann diese vom Anwender sehr einfach genutzt werden.

Die Verifizierung lässt sich einfach über das Bedieninterface anstoßen, und der Bediener erhält eine klare Information – rot oder grün leuchtende LED – ob das System in Ordnung ist oder ob ein Problem besteht. Natürlich kann diese Abfrage auch über die Software ProLink oder AMS durchgeführt werden. In diesen Fällen steht zusätzlich ein entsprechender Bericht zur Verfügung. Daraus ist zu entnehmen, wann der Wert, die Steifigkeit, zu driften beginnt und wann sie den vom Anwender vorgegebenen Toleranzbereich verlassen hat. Diese Überprüfung dauert etwa vier Minuten und kann bei laufender Anlage bzw. Messung durchgeführt werden – im Gegensatz dazu dauern Ausbau und Verifizierung auf einem externen Prüfstand wesentlich länger.
Fazit: Mit der „Integrierten Systemverifizierung“ ergeben sich neue Möglichkeiten der effektiven Wartung bei Coriolis-Systemen – aber auch die Suche nach Fehlerursachen in einem Prozess wird deutlich vereinfacht, da das Messsystem sehr schnell als Ursache ausgeschlossen oder bestimmt werden kann.

Heftausgabe: Juni 2008

Über den Autor

Hans A. Redemann , Freier Journalist, R.Co
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