Overzicht van de machine
De gemonitorde machine is een schroefcompressor die wordt gebruikt in een koelinstallatie binnen een fabriek voor de productie van voedingsingrediënten. In de voedingsmiddelen- en drankenindustrie is koeling een kritieke nutsvoorziening. Een onverwachte storing van de compressor kan daarom een directe impact hebben op de continuïteit van het productieproces en de productkwaliteit.
De compressor wordt aangedreven door een elektromotor van 110 kW die met een variabel toerental werkt tot 2960 tpm. Dankzij deze configuratie kan het systeem zich aanpassen aan wisselende koelbehoeften met behoud van een hoge energie-efficiëntie. De aanwezigheid van een frequentieregelaar (VFD) kan echter elektrische verschijnselen veroorzaken die na verloop van tijd de conditie van de lagers beïnvloeden.
Gezien de cruciale rol van de koelinstallatie kan een onverwachte storing van de compressormotor de productie verstoren en de continuïteit van het proces in gevaar brengen. Het waarborgen van de betrouwbaarheid van deze machine is daarom van essentieel belang.
Opstelling van monitoringapparatuur en software
De I-care reliability engineers installeerden Wi-care™ draadloze trillingssensoren op de machine. De configuratie bestond uit twee sensoren op de motor en twee op de compressor, waardoor het trillingsgedrag van zowel de aandrijvende als de aangedreven componenten continu kon worden gemonitord.
Deze sensoren verzamelden continu trillings- en temperatuurgegevens.
De standaard trillingsanalyse werd gebruikt als primaire methode om de conditie van de machine te bewaken. Daarnaast werd de I-DNA-verwerkingstechnologie toegepast om specifieke hoogfrequente foutsignaturen beter te detecteren. Deze kunnen wijzen op onvoldoende smering of lagerschade in een vroeg stadium.
Alle gegevens werden automatisch doorgestuurd naar I-see™, de AI-gestuurde software voor predictief onderhoud van I-care. Daar werden de signalen geanalyseerd en werden automatisch waarschuwingen gegenereerd wanneer afwijkingen van de normale bedrijfsomstandigheden werden gedetecteerd.
Vervolgens beoordeelde een trillingsanalist van I-care de gegevens om de waarschuwing te valideren, een gedetailleerde spectrale analyse uit te voeren en aanbevelingen te formuleren op basis van de vastgestelde evolutie van de storing.
Gedetailleerde analyse
Stap 1 | Probleemdetectie
De eerste aanwijzing voor een probleem verscheen op 24 december, toen het I-see™-dashboard afwijkend gedrag signaleerde op verschillende meetpunten van de motor.
Een nadere analyse van de gegevens liet een toename zien van impactgerelateerde trillingsenergie in het hogere frequentiebereik. Dit wees op de aanwezigheid van plaatselijke defecten in een van de componenten.
Deze afwijkende ontwikkeling was aanleiding voor een gedetailleerde analyse door een trillingsspecialist van I-care.
Stap 2 | Analyse
De trillingsgegevens werden verder geanalyseerd om de oorzaak van de afwijking vast te stellen.
Een spectrale analyse (FFT) van het trillingssignaal bracht een duidelijke harmonische reeks aan het licht bij 3,08× het toerental.
Deze frequentie kwam overeen met de theoretische Ball Pass Frequency Outer race (BPFO) van het motorlager (SKF 6314). De aanwezigheid van een harmonische op deze frequentie, gecombineerd met de waargenomen toename van impactniveaus, is kenmerkend voor een defect aan de buitenring van het lager. Hierdoor kon de trillingsanalist van I-care de storing nauwkeurig identificeren.
De trendontwikkeling in de daaropvolgende weken bevestigde een gestage toename van de impactniveaus, wat erop wees dat het defect zich geleidelijk verder ontwikkelde.
De combinatie van de overeenkomst tussen de gedetecteerde frequentie en de waargenomen trendontwikkeling gaf een hoge mate van zekerheid over de diagnose.
Stap 3 | Aanbeveling
Op basis van het vastgestelde defect aan de buitenring van het lager en de voortschrijdende ontwikkeling ervan adviseerde de trillingsanalist van I-care om het motorlager extra te smeren en de trillingsniveaus nauwlettend te blijven monitoren. Een betere smering kan de wrijving verminderen en de verdere ontwikkeling van de schade helpen beperken.
In dit geval bleek het defect later te zijn veroorzaakt door elektrische fluting. Als tijdelijke maatregel werd echter extra smering toegepast om de conditie van het lager te stabiliseren en de ontwikkeling van het defect onder controle te houden totdat verdere corrigerende maatregelen konden worden genomen. Hierbij kan een betere smering de wrijving verminderen en de verdere schade helpen beperken.
Stap 4 | Monitoring
Na de smeringsingreep liet trillingsanalyse een stabilisatie van de impactniveaus zien. Dit wees erop dat de verdere ontwikkeling van het defect tijdelijk was afgeremd.
De machine bleef vervolgens onder nauwgezette monitoring om de ontwikkeling van het defect in de tijd te volgen. Hoewel de lagerschade aanwezig bleef, liet de stabilisatie van de trillingsniveaus zien dat het defect zich niet snel verder ontwikkelde. Hierdoor kon de machine onder gecontroleerde omstandigheden veilig in bedrijf blijven.
Op basis van deze stabiele ontwikkeling werd besloten de interventie uit te stellen en de vervanging van het lager te plannen tijdens een geplande productiestop eind februari.
Stap 5 | Vervanging en grondoorzaakanalyse
De motorlagers werden, zoals gepland, tijdens de geplande productiestop eind februari vervangen.
Na de vervanging werd het verwijderde lager aan de aandrijfzijde geïnspecteerd. De inspectie bracht karakteristieke schadepatronen aan het licht die kenmerkend zijn voor elektrische fluting, een veelvoorkomend schadebeeld bij motoren die worden aangestuurd door een frequentieregelaar (VFD).
Deze systemen kunnen asspanningen opwekken die leiden tot elektrische ontladingen via de lagers. Hierdoor ontstaan de karakteristieke schadepatronen die bekendstaan als elektrische fluting.
Hiermee werd bevestigd dat het defect dat met trillingsanalyse was vastgesteld, werd veroorzaakt door elektrische ontladingen in het lager.
Om herhaling te voorkomen, werd een asaardingsring op de motor geïnstalleerd. Deze corrigerende maatregel leidt ongewenste elektrische stromen weg van het lager, waardoor het risico op toekomstige elektrische schade aanzienlijk wordt verminderd.
Stap 6 | Resultaat
Na de vervanging van het lager bevestigde trillingsanalyse een aanzienlijke afname van de impactniveaus, waarbij de meetwaarden terugkeerden naar het normale basisniveau.
Een vergelijking van de trillingsspectra vóór en na de interventie liet zien dat de eerder gedetecteerde harmonische reeks bij 3,08× het toerental, overeenkomend met de Ball Pass Frequency Outer race (BPFO) van het motorlager, volledig was verdwenen. Dit bevestigde dat de trillingssignatuur die met het defect samenhing, succesvol was geëlimineerd.
Deze bevindingen bevestigden zowel de oorspronkelijke diagnose als de doeltreffendheid van de corrigerende maatregelen. Na de interventie werden geen afwijkende trillingspatronen meer vastgesteld. Dit bevestigde dat de trillingssignatuur die met het defect samenhing volledig was verdwenen en dat de machine weer normaal trillingsgedrag vertoonde.
Resultaten
Beheer van een lagerdefect in een door een frequentieregelaar aangedreven compressor dankzij vroege detectie
Het lagerdefect werd al enkele weken vóór een mogelijk falen gedetecteerd, waardoor het team de ontwikkeling ervan kon monitoren en de situatie onder gecontroleerde omstandigheden kon beheersen.
Na de stabilisatie die na de smeerinterventie werd waargenomen, bleef de compressor zonder onderbreking in bedrijf tot aan de geplande productiestop. Tijdens deze stop werden de motorlagers zoals gepland vervangen. Dankzij deze aanpak werd een onverwachte uitval van de motor van deze kritieke koelinstallatie voorkomen.
De inspectie van het verwijderde lager bevestigde dat elektrische fluting de onderliggende oorzaak van het defect was. Op basis van deze vaststelling werd een corrigerende maatregel geïmplementeerd: de installatie van een asaardingsring om het risico op herhaling aanzienlijk te verminderen.
Deze praktijkcase laat zien hoe continue trillingsmonitoring met Wi-care™ draadloze trillingssensoren op door een frequentieregelaar aangedreven machines, gecombineerd met analyse via I-see™, de AI-gestuurde software voor predictief onderhoud van I-care, niet alleen zorgt voor een vroege detectie van defecten, maar ook voor onderbouwde besluitvorming. Hierdoor kunnen onderhoudswerkzaamheden onder optimale omstandigheden worden gepland en uitgevoerd. Tegelijkertijd onderstreept deze praktijkcase het belang van predictief onderhoud in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie.
Ontdek onze
Technische praktijkcases
Onze oplossingen dekken alle machines, ook die van u.
Bent u klaar om uw efficiëntie te verbeteren?
