Pumpenmonitoring in ATEX-Umgebungen

Knalleffekt

Gerade in explosionsgefährdeten Bereichen ist eine ebenso intelligente wie zuverlässige Maschinenüberwachung unentbehrlich. Bestsens hat hierzu eine Sensorik auf den Markt gebracht, die den Zustand von Lagern und Gleitringdichtungen überwacht und gleichzeitig die gewonnenen Daten im Sinne der Industrie 4.0 aufbereiten soll.


Intelligente Dichtungen ermöglichen eine stetige Abrufbereitschaft der Daten in aller Welt.
Bild: Bestsens AG

Basierend auf der Technologie akustischer Oberflächenwellen erfasst die Bemos-Multiparametermessung alle relevanten Größen von Lagerung und Schmiermittel in einem System. Dieses besteht aus zwei speziellen mikroakustischen Schallköpfen, den Bemos-Sensoren, die wie eine Schraube im Lagersitz montiert werden. Die Sensoren werden über Kabel an den Controller angeschlossen. Der Controller sendet elektrische Spannungsimpulse aus, die über den Sensor als mechanische Schwingungen auf den Lagerring übertragen werden. Die Ausbreitung dieser mechanischen Schwingung erfolgt in Form einer akustischen Oberflächenwelle, die sich auf der Außen- und Innenseite des Außenrings des Lagers ausbreitet und vom zweiten Sensor wieder in ein elektrisches Signal gewandelt wird. Die akustische Oberflächenwelle breitet sich abhängig vom mechanischen Belastungszustand des Außenrings aus und besitzt die Eigenschaft der starken Wechselwirkung mit Flüssigkeiten und somit auch mit dem Schmiermedium.

Intelligente Überwachung

Ist eine Gleitringdichtung gebrochen, ist der Schaden groß. Der Prozess steht und abgebrochene Dichtungsteile können Anlagenteile, wie z.B. das Laufrad, schädigen. Das ausgetretene Pumpmedium zu beseitigen, ist eine teure Spezialaufgabe. Betreiber berichten, dass Gleitringdichtungsschäden die mit Abstand häufigste Ausfallursache von Pumpen sind. Eine smarte Pumpe im Sinne von Predictive Maintenance sollte das abfangen. Dichtungen zerstören sich oft durch ungünstige Betriebszustände innerhalb weniger Sekunden. Temperatur- oder Körperschallmessungen schlagen viel zu spät Alarm. Das Messsystem überwacht den Schmierfilm in der Dichtung mittels Ultraschall und erkennt Schmierfilmabrisse in Millisekunden. Mit dem Dichtungsspezialisten Metax steht ein Technologieintegrator für smarte Dichtungen z.B. für Pumpen, Rührwerke und Extruder bereit.

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Die Möglichkeiten explodieren

Anlagen der Chemie und Petrochemie sind zum Großteil in explosionsgefährdenden Bereichen. Ex-Zonen sind räumlich abgegrenzte Bereiche, in denen zündfähige Gasgemische auftreten können. Normale Elektronik und Sensorik darf in diesen Zonen nicht betrieben werden. Raffinerie und Chemiebetriebe überwachen ihre Prozesse, Maschinen und Anlagen zentral über eine Leitwarte. Der Pumpenmonitor fügt sich über Schnittstellen wie z.B. Modbus TCP in die vorhandene Prozessleittechnik ein. So können Messungen oder eine sich anbahnende Wartung jederzeit eingesehen bzw. direkt gesteuert werden. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, überwacht der Pumpenmonitor neben der Gleitringdichtung auch Lager, und bei doppelwirkenden Dichtungen auch das Sperrsystem. Messgrößen wie Druck, Durchfluss, Temperatur können über ein Schnittstellenboard eingelesen und in die Datenanalyse einbezogen werden. Instandhalter können zusätzlich über ein Tablet, Smartphone oder Laptop den Zustand der Pumpen zu jeder Zeit von jedem Ort einsehen. Reparaturen und Wartungsarbeiten können bedarfsgerecht durchgeführt werden bevor ein Alarm in der Leitwarte ausgelöst wird.

Ausführungen für ATEX-Zonen

Der Pumpenmonitor kann in ATEX (Europäische Explosionsschutzrichtlinie) oder in NEC (amerikanische Explosionsschutzrichtlinie) ausgeliefert werden. Die Controller und Steuerungskomponenten werden dazu entweder in einem druckgekapselten Schaltschrank oder in Schaltschränken mit Überdruckkapselung ausgeliefert. Angestrebt ist zukünftig auch eine eigensicher ausgeführte Variante, bei der die Elektronik selbst ohne weitere Schutzkapselung in Ex-Zonen betrieben werden darf.

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