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TECHNOLOGIE
Ein Element dieser Zielsetzung ist, die Maschinenschwingungen
an den Kaltwalzanlagen
datenbasiert und zustandsbezogen zu
überwachen, daraus Diagnosen abzuleiten
und mit entsprechenden Maßnahmen zu intervenieren.
Dies will Novelis mit dem Condition-Monitoring-System
„ibalnSpectra factory“
erreichen, das als Pilotprojekt in den
Anlagen im Werk Nachterstedt für online basiertes
Chatter-Monitoring installiert ist.
Zwei Features in einem System vereint
Am Standort Nachterstedt in Sachsen-Anhalt
hatte Novelis schon länger ein Schwingungsmesssystem
in Betrieb. Da dieses über eine
separate Auswertung lief, konnten die Prozessdaten
aus der Anlage nicht zusammen
mit den Schwingungsdaten ausgewertet werden.
Um die Schwingungen beim Walzen nicht
nur zu erkennen, sondern gleichzeitig aus den
erfassten Daten Defekte zu diagnostizieren,
Kennwerttrends zu analysieren und daraus
Maßnahmen für die Instandhaltung und Prozessoptimierung
zu generieren, tauschte Novelis
das bisherige Schwingungsmesssystem
gegen ein System der iba AG aus. „In den Gerüsten
hatten wir zur Prozessanalyse sowieso
das Prozess-Daten-Aufzeichnungssystem
ibaPDA eingesetzt. Deshalb war es sinnvoll,
das ibalnSpectra als zusätzliches Add-On
dieses Systems für das Chatter-Monitoring zu
nutzen“, erklärt Robert Krumbach, Leiter des
Kaltwalzwerks in Nachterstedt bei der Novelis
Deutschland GmbH.
Das ibalnSpectra ist ein neuartiges Condition-Monitoring-System,
das die erfassten
Signale nicht nur unter Maßgabe von Condition-Monitoring-Vorgaben
auswertet, sondern
auch alle anderen relevanten Betriebsparameter
nutzt. Nur mit dem iba-System kann die
Überwachung von Condition Monitoring relevanten
Daten bei gleichzeitiger Prozessüberwachung
mit allen Maschinen-, Prozess-, Material-
und Qualitätsdaten realisiert werden.
Die iba AG bietet das lnSpectra in variabler
Skalierung für verschiedene Anwendungsszenarien
an. Für die Überwachung im Kontext
einer komplexen Anlage wie bei Novelis ist
„ibalnSpectra factory“ die geeignete Lösung.
Mit ihr lassen sich die relevanten Rohdaten für
das Condition Monitoring und die Prozessüberwachung
fertigungsweit und produktionsübergreifend
erfassen.
Zudem lässt sich ibalnSpectra herstellerneutral
in jedes gängige Automatisierungssystem
integrieren. In dieser Konnektivität der
Condition-Monitoring-Module sieht das Kaltwalzwerk
von Novelis einen weiteren wichtigen
Vorteil des CM-Systems. Das Projekt in
Nachterstedt startete im Februar 2012, seit
Anfang dieses Jahres ist das Chatter-Monitoring
nun in Betrieb. Wenn sich das Pilotprojekt
in Nachterstedt als praktikabel erweist, plant
Novelis ibalnSpectra konzernweit zur Anwendung
zu bringen. Die Konnektivität der
iba-Module ist Voraussetzung, um in einem
Konzern wie Novelis mit rund 30 Produktionsstandorten
weltweit eine Gesamtoptimierung
vorzunehmen.
Schwingungen mit Abtastrate
bis zu 100 kHz erkennen
Kaltwalzanlagen verfügen über ein komplexes
Schwingungsverhalten ausgehend von Eigenschwingungen
der Anlagenmechanik über
Anregungen aus den Getrieben oder Lagern
bis hin zu Anregungen durch Defekte oder
Drehzahlveränderungen. Während des Walzens
können sich Schwingungsanregungen
unterschiedlicher Entstehungsmechanismen
und Frequenzen überlagern und sich gegenseitig
verstärken. Prozessbedingt sind Schwingungen
bei neuen wie auch alten Anlagen
nicht zu verhindern. Vielmehr geht es darum,
sie mithilfe geeigneter Methoden so zu überwachen,
dass Schäden jeglicher Art vermieden
werden.
Bei Novelis in Nachterstedt hat man die
Erfahrung gemacht, dass Gerüstschwingungen
in Abhängigkeit vom Belastungszustand unterschiedlich
zu beurteilen sind: „Beim Kaltwalzen
wird das Coil an unseren Gerüsten
bis auf eine Geschwindigkeit von bis zu 1.250
Meter pro Minute beschleunigt. Während
der Beschleunigungsphase registrieren wir
verschiedene Schwingungszustände mit unterschiedlichen
Auswirkungen auf die Anlage
und das Produkt“, erklärt Krumbach. Die
Walzen werden in sogenannten Einbaustücken
gelagert. Die Schwingungen, die unter
anderem über die Einbaustücke initiiert werden,
übertragen sich sofort auf das Gerüst.
Deshalb hat Novelis an den Einbaustücken
der beiden Walzgerüste Beschleunigungssensoren
angebracht, die das Schwingungsverhalten
überwachen und damit Aufschluss über
das Schwingungsverhalten des kompletten
Gerüsts geben. Der Walzwerksleiter erläutert:
„Die Einbaustücke verfügen über eine
Eigenfrequenz im Niederfrequenzbereich.
Sie schwingen bei Anregung also sehr langsam.
Wenn aus den niederfrequenten Schwingungen
hochfrequente werden, können wir
zum Beispiel auf Fremderregung schließen.“
Um die Ursache für die Fremdschwingungen
ermitteln zu können, bedarf es einer genauen
Kenntnis der Schwingungsfrequenzen
aller Elemente im Gerüst. Die AuswerteeinibalnSpectra
Factory Condition Monitoring
system, which has been installed in the machines
as pilot project in the Nachterstedt plant
in Saxony-Anhalt, Germany, for online based
chatter monitoring.
Two features united in one system
At the Novelis Nachterstedt plant, a vibration
measurement system has been in operation
for a longer time. As this measurement system
ran over a separate analysis, the process
data from the plant could not be analysed together
with the vibration data. For not only
detecting the vibrations in the rolling process
but also diagnosing defects from the acquired
data, analysing trends of characteristic values
and generating from these values measures for
maintenance and process optimisation, Novelis
replaced the existing vibration measurement
system by a system from iba AG. „In the rolling
stands, we used the ibaPDA process data
recording system, anyway. For this reason, it
made sense to use ibalnSpectra as add-on for
this system for chatter monitoring“, explains
Robert Krumbach, manager of the Nachterstedt
cold-rolling mill at Novelis Germany.
ibalnSpectra is an innovative Condition
Monitoring system which does not only evaluate
the acquired signals regarding the Condition
Monitoring guidelines but also uses all
the other relevant operating parameters. Only
the iba system allows monitoring the data
relevant for Condition Monitoring and simultaneously
monitoring the processes with all
machine, process, material and quality data.
iba AG offers lnSpectra in variable scaling
for diverse application scenarios. For monitoring
in the context of a complex plant, like
the Novelis plant, ibalnSpectra Factory is the
appropriate solution. With this solution, the
relevant raw data for Condition Monitoring
and process monitoring can be acquired in a
production-wide manner.
Moreover, ibalnspectra can co-operate with
every common automation system, independent
of the manufacturer. The staff of the Novelis
cold-rolling mill considers this connectivity
of the Condition Monitoring modules to
be another important advantage of the CM
system. The Nachterstedt project started in
February 2012 and since the beginning of
this year, the chatter monitoring has been in
operation. In case the Nachterstedt project
proves to be successful, Novelis will introduce
ibalnSpectra across the whole company. The
connectivity of the iba modules is the prerequisite
for making an overall optimisation in a
company like Novelis with about 30 production
sites world-wide.
64 ALUMINIUM · 7-8/2013