Sensorik Sensoren überwachen lückenlos Maschinen und Anlagen

Ein neues Verfahren, das den Zustand von Maschinen pausenlos im Auge behält, entwickelt das Forscherteam von Professor Andreas Schütze von der Universität des Saarlandes. Mobil via Tablet-PC informiert das System, wie es um Industrieanlagen steht, wann ein Ersatzteil ausgetauscht werden muss oder welche Reparatur noch warten kann.

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Universität des Saarlandes Fakultät 8/Naturwissenschaftl. Technische Fakultät III

Das Phänomen ist bekannt: Lange bevor ein technisches Gerät seinen Dienst versagt, ändert sich sein Zustand. Die Maschine macht andere Geräusche, vibriert stärker, wird mitunter sogar heiß. Was im Kleinen für die heimische Waschmaschine zutrifft, gilt auch im Großen: etwa bei Windkraft- oder Industrieanlagen. Versagt hier ein Bauteil, funktioniert plötzlich ein Ventil oder eine Pumpe nicht, fällt die Kühlung aus oder ist der Druck zu gering, stehen ganze Anlagen still – und das kann teuer werden.

Kleinste Veränderungen frühzeitig erfassen

„Unser Sensorsystem macht den aktuellen Zustand einer Anlage transparent. Wir arbeiten daran, dass es in einem sehr frühen Stadium warnt, wenn sich ein Schadensfall ankündigt. Indem wir mehrere Sensoren kombinieren, können wir auch kleinste Veränderungen erfassen, die mit einem einzelnen Sensor nicht erkennbar sind“, erläutert Andreas Schütze.

Die Messtechniker bringen dafür Vibrationssensoren an mehreren Stellen einer Maschine an, die ununterbrochen Messdaten liefern, beziehen aber auch die Messwerte von heute standardmäßig bereits installierten Prozesssensoren mit ein. Zur Demonstration haben die Forscher einen Hydraulik-Teststand aufgebaut. „Wir forschen daran, die Sensormuster – etwa die Frequenz von Schwingungen – typischen Schadens- und Fehlerzuständen wie Abnahme der Kühlleistung oder des Speicherdrucks zuzuordnen“, erklärt Schütze. Hierzu untersuchen die Forscher die Muster Tausender Messdaten und identifizieren aus der Masse der Daten diejenigen, die mit bestimmten Veränderungen der Maschine in Zusammenhang stehen.

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„Wir filtern aus der Datenmasse eine überschaubare Menge an aussagekräftigen Sensormessdaten heraus, die für bestimmte Schadenszustände charakteristisch sind“, erklärt Ingenieur Nikolai Helwig, der den Hydraulik-Teststand mitentwickelt hat. „Hierdurch wollen wir Störungen im Arbeitszyklus schon während sie sich anbahnen zuverlässig erkennen und mathematische Modelle für die verschiedenen Fehlergrade erstellen“, sagt der Ingenieur.

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