Smart Monitoring System

Das Smart Monitoring System ist bereits Cloud-ready und kann über die Microsoft Azure-Cloud mit anderen Systemen vernetzt werden. (Bild: LEWA GmbH)

Der dauerhafte Betrieb von Pumpensystemen in kritischen Anwendungen geht einher mit hohen Aufwänden für Überwachung und Wartung. Auch die Erfassung von Betriebskenngrößen der Anlage wie Volumenstrom, Temperatur oder Druck setzt oft eine teure und wartungsintensive zusätzliche Instrumentierung voraus. Aus diesem Grund hat die LEWA GmbH als Spezialist für Pumpensysteme das Smart Monitoring für die hauseigenen Modelle ecoflow und triplex entwickelt: Eine Kombination aus in der Pumpe integrierten Sensoren und softwarebasierter Auswertung liefert dem Anwender umfassende Informationen zur Leistung und zum Zustand der Pumpen. Störungen und Verschleißentwicklung werden erkannt, bevor sie zu unplanmäßiger Abschaltung führen. Auf diese Weise lässt sich die Standzeit der Pumpen erhöhen und die Wartung planbarer machen. LEWA bietet darüber hinaus Datenanalysen als Service an. Hierbei erhalten Kunden nicht nur eine datenbasierte Bewertung von Zustand und Betriebseffizienz der Pumpe, sondern auch Optimierungsempfehlungen für das ganze System.

Die Übertragung der Daten erfolgt über standardisierte Schnittstellen wie OPC UA an Prozessleitsysteme zur Datenerfassung und Visualisierung.
(Bild: WA GmbH)

Komplexere Produktionsabläufe erfordern mehr Pumpen-Know-how

Für einen zuverlässigen Einsatz von Pumpen und Pumpensystemen im industriellen Alltag ist die regelmäßige Überprüfung der Aggregate zwingend erforderlich. Verschleiß und Störungen müssen erkannt werden, bevor es zu kostenintensiven ungeplanten Abschaltungen kommt. Zeitaufwändige Inspektionsrundgänge sind daher die Grundlage für Reparaturen und Wartungsarbeiten, erfassen jedoch nicht immer alle Funktionsabweichungen. Weil die Anforderungen durch immer komplexere Produktionsabläufe steigen, nimmt das spezifische Pumpen-Know-how beim Betreiber zunehmend ab. Aus diesen Gründen setzen Unternehmen auf digitale Assistenzsysteme zur Steuerung und Überwachung der gesamten Produktionsanlage. Doch nur, wenn auch die Anlagenkomponenten durch Schnittstellenintegration und Kennwertübermittlung in diese Systeme integriert werden können, lässt sich der Schritt zur Smart Factory, der digitalisierten Produktionsstätte, vollziehen.

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Dank der Körperschall-Kennwerte werden Verschleißerscheinungen an Ventilen sogar schon erkannt, bevor diese überhaupt im Volumenstrom der Anlage messbar werden. (Bild: LEWA GmbH)

Smart Monitoring für die vernetzte Pumpenüberwachung

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat die LEWA GmbH als Pumpenspezialist mit Erfahrung im Bereich kritischer Anwendungen ein Produkt zur vollständigen und vernetzten Pumpenüberwachung entwickelt: „Smart Monitoring gibt Aufschluss über Leistung und Zustand der Dosier- und Prozessmembranpumpen ecoflow und triplex anhand von bis zu 13.000 pro Sekunde verarbeiteten Werten“, erklärt Sebastian Gatzhammer, Entwicklungsingenieur bei LEWA. „Dabei werden die Daten zu Körperschall, Hydraulikdruck, Temperatur und Drehwinkel von mehreren Sensoren erfasst und von unserer Software zu aussagekräftigen Kennzahlen verarbeitet.“

Dieses System ersetzt Inspektionsrundgänge weitestgehend, da die digitale Überwachung sowohl auf Fluidseite als auch auf Hydraulikseite Verschleiß und Störungen sofort erkennt und über die Schnittstelle an ein Prozessleitsystem beim Betreiber meldet. „Damit können rund 90 Prozent der Störungen frühzeitig erkannt werden: zum Beispiel Überdruck in der Hydraulik, verschlissene Kolbenringe oder ein fehlerhaftes Schließverhalten von Ventilen“, so Gatzhammer. Auch Fehler im gesamten System jenseits des LEWA-Aggregats werden indirekt gemessen. „Wir können aus den Daten der Pumpe Änderungen im Zustand des Förderfluids, möglicherweise durch Verunreinigung, interpretieren“, fügt Gatzhammer hinzu.

Drucktransmitter
Die Messwerte stammen von einem Körperschalltransmitter, der am Pumpenkörper befindet, einem Drucktransmitter, der an einer Druckmessbohrung angeschlossen wird, sowie einem Drehgeber, der entweder direkt über die Kurbelwelle oder den Motor adaptiert wird. Hier zu sehen ist der Drucktransmitter. (Bild: LEWA GmbH)

30 verschiedene Diagnosen, Volumenstrommessung ohne zusätzliche Instrumentierung

Durch die detaillierte Überwachung ergeben sich aber auch weitere Vorteile wie eine bessere Planbarkeit der Wartungsintervalle. Die Anlagenleitstelle erfährt in Echtzeit von jeder funktionalen Abweichung, sodass eine Wartung im Vorhinein geplant und kontrolliert durchgeführt werden kann. In explosionsgefährdeten Arbeitsbereichen bedeutet dies zudem eine wesentliche Steigerung der Sicherheit: „Möglichen Unfällen wird vorgebeugt und die Anlagenverfügbarkeit steigt insgesamt deutlich an“, berichtet Gatzhammer. „Durch die Kontrolle von bis zu 30 verschiedenen Diagnosen hat das technische Management immer den Überblick.“ Dies konnte realisiert werden, da LEWA mehr als 60 Jahre Pumpen-Know-how im Smart Monitoring-System zusammengeführt hat. „Mit dem Zusammenspiel aus Sensoren und Hardware können wir bereits einen Abfall von einem Prozent am Volumenstrom in jedem Pumpenkopf feststellen“, so Gatzhammer. „Doch dank der Körperschall-Kennwerte erkennen wir Verschleißerscheinungen an Ventilen sogar schon besonders frühzeitig; noch bevor diese überhaupt im Volumenstrom der Anlage messbar werden.“

Anlage
Smart Monitoring gibt Aufschluss über Leistung und Zustand der Dosier- und Prozessmembranpumpen ecoflow und triplex anhand von bis zu 13.000 pro Sekunde verarbeiteten Werten. (Bild: LEWA GmbH)

Mehrwert durch Datenanalysen – Datenhoheit beim Betreiber

LEWA bietet zu den Smart Monitoring-Systemen eine Datenanalyse an. „Wir analysieren und bewerten die Betriebsdaten, die ein System über eine gewisse Zeit erfasst hat. So können wir dem Kunden nicht nur datenbasierte Empfehlungen für die Wartungsplanung aufgrund der Verschleißverläufe geben. Auch die gesamte Anlageneffizienz lässt sich so optimieren“, erklärt Gatzhammer. Die Übertragung der Daten erfolgt über standardisierte Schnittstellen wie OPC UA an Prozessleitsysteme zur Datenerfassung und Visualisierung. Außerdem ist das Smart Monitoring System bereits Cloud-ready und kann über die Microsoft Azure-Cloud mit anderen Systemen vernetzt werden. Diese Entscheidung – und damit auch die Datenhoheit – liegt aber immer beim Betreiber.

Nach erfolgreichem Abschluss der Pilotphase soll LEWA Smart Monitoring Mitte Oktober 2021 auf den Markt kommen.

Die LEWA GmbH wurde 1952 von Herbert Ott und Rudolf Schestag als Familienunternehmen gegründet und ist heute der weltweit führende Hersteller von Dosier- und Prozess-Membranpumpen sowie von kompletten Dosieranlagen für die Verfahrenstechnik. Die Firma mit Hauptsitz in Leonberg entwickelte sich in wenigen Jahrzehnten zu einer internationalen Gruppe und sieht ihre Position auf dem Weltmarkt durch die Integration in die japanische NIKKISO Co. Ltd. im Jahr 2009 weiter gestärkt. Als forschendes und produzierendes Unternehmen entwickelt LEWA Technologien und erarbeitet Lösungen für die unterschiedlichsten Applikationen seiner Kunden. Die Produkte kommen hauptsächlich in der Öl- und Gasindustrie, im Bereich Gasodorierung, in Raffinerien und der Petrochemie, aber auch bei der Herstellung von Kunststoffen, Wasch- und Reinigungsmitteln zum Einsatz. Weitere Anwendungsgebiete finden sich in der Chemie, der Kosmetikindustrie, in der Pharma- und Biotechnologie, im Segment Lebensmittel und Getränke sowie in der Energieversorgung. LEWA hat derzeit etwa 1.200 Mitarbeiter und besitzt weltweit 14 Tochtergesellschaften sowie 80 Vertretungen und Vertriebsbüros in mehr als 80 Ländern.

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