Dr. Hartmut Steck-Winter, Vorausschauende Instandhaltung; AICHELIN Instandhaltungsforum 2011, Folie 1Dr. Hartmut Steck-Winter, Vorausschauende Instandhaltung; AICHELIN Instandhaltungsforum 2011, Folie 1
Vorausschauende Instandhaltung
Sind Abnutzung und Ausfallzeitpunkt eines Bauteils vorhersehbar?
Hartmut Steck-Winter
AICHELIN Service GmbH Ludwigsburg
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Eine kleine alltägliche Geschichte
Chef zum Instandhalter:
„Unsere IH-Kosten sind zu hoch. Alle Welt spricht von den
Vorteilen einer zustandsorientierten IH. Warum wir nicht?
Also lassen Sie sich auch was einfallen!
Wie kann es übrigens sein, dass trotz unserer hohen IH-
Kosten eine Anlage kurz nach der Jahreswartung ausfällt?
Konnten Sie dies nicht voraussehen und verhindern? Sie
müssen nicht nur kostengünstiger sondern auch sorg-
fältiger arbeiten!“
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Diese Präsentation behandelt:
Definition der VIH
1. Instandhaltungsstrategien für Thermoprozessanlagen
2. Erklärungsversuche: Abnutzungsvorrat und Ausfallrate
3. Zustandsorientierte Instandhaltung (ZOI)
4. Zuverlässigkeitsstatistik (Erfahrungswissen)
5. Auf dem Weg zur Vorausschauenden Instandhaltung
Zusammenfassung
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Vorausschauende Instandhaltung
Eigene Definition
Antwort auf die Frage: „Wann wird ein Bauteil ausfallen?“
VIH ist
(1)Soll-Ist-Vergleich des Zustands eines (einzelnen) Bauteils
mit nachfolgender Lebensdauer- oder Ausfallprognose und
Entscheidung der Instandhaltungsmaßnahmen (ZOI)
bei gleichzeitiger Berücksichtigung der
(2) Zuverlässigkeit mehrerer gleichartiger Bauteile
mit dem Ziel die Instandhaltung so durchzuführen, dass
die Nutzungszeit der Bauteile maximal und
das Ausfallrisiko minimal ist.
VIH » ZOI + Zuverlässigkeitsstatistik!
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Risikobasierende IH-Strategie
für Gasaufkohlungsanlagen
Zyklus Halt + Entgasung + Abkühlen
Minuten Stunden Tage Reparaturzeit (MTTR)
Ausfälle, Reparaturen
innerhalb
Aufkohlungsanlage
z.B. Steine, Umwälzer
Ausfälle, Reparaturen
innerhalb
Aufkohlungsanlage
z.B. Brenner, Rollen
Ausfälle, Reparaturen
außerhalb
Aufkohlungsanlage
z.B. Sensoren, Relais
Störungsbedingte IH
Vorbeugende IH
Zustandsorientierte IH
Vorausschauende IH
(nur Zufallsausfälle)
Störungs-
folgen
Störungs-
folgen
FehlerortFehlerort
IH-
Strategie
IH-
Strategie
Dr. Hartmut Steck-Winter, Vorausschauende Instandhaltung; AICHELIN Instandhaltungsforum 2011, Folie 6Dr. Hartmut Steck-Winter, Vorausschauende Instandhaltung; AICHELIN Instandhaltungsforum 2011, Folie 6
Erklärungsversuche:
Abnutzungsvorrat & Ausfallrate
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Modell des Abnutzungsvorrats
Sicht 1: Abnutzung eines einzelnen Bauteils
A
bn
ut
zu
ng
sv
or
ra
t
0%
100%
tAusfall tA
Zustandsorientierte IH
Vorbeugende IH
Beginn der Abnutzung t0
MTTR
Einsparungspotential
Austausch topt
Willkürliche Abnutzungsgrenze
Definition Abnutzungsvorrat (nach DIN 31058):
Vorrat der möglichen Funktionserfüllungen unter festgelegten Bedingungen,
die einer Betrachtungseinheit aufgrund der Herstellung oder aufgrund der
Wiederherstellung durch Instandsetzung inne wohnt.
Die große Unbekannte!
Problem:
Eindimen-
sionales
Modell
Störungs-
bedingte IH
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Modell der technischen Ausfallrate
Sicht 2: Zuverlässigkeit mehrerer gleicher Bauteile
Verschleiß-
Ausfälle
“Zufallsausfälle“Früh-
Ausfälle
t
A
us
fa
llr
at
e
λ
Störungsbedingte IH
Zustandsorientierte IH
Vorbeugende IH
MTBF / MTTF
T (Charakteristische Lebensdauer) = 63,2% Ausfälle
Ausfallrate λ(t): Anzahl der Ausfälle in einem Zeitintervall, bezogen auf die
Anzahl der noch intakten Einheiten.
Die Maßeinheit der Ausfallrate ist Ausfälle/Zeiteinheit
Theorie oder Praxis?
Was sind Zufallsausfälle?
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Abnutzung: Zwei Sichtweisen
(1) Abnutzung ist die Verringerung der
möglichen Funktionserfüllung durch
Gebrauch,
bezogen auf ein einzelnes Bauteil
Sicht 1: Theorie der ZOI!
und/oder
(2) Abnutzung ist die Zunahme der Ausfälle
durch Gebrauch,
bezogen auf eine Gruppe gleicher Bauteile
Sicht 2: Theorie der Ausfallrate!
+ Schwachstellenperspektive:
Störungshäufigkeit eines einzelnen Bauteils
Verbesserung (die 4. IH-Disziplin)
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Zustandsorientierte Instandhaltung
Sicht 1: Abnutzung eines einzelnen Bauteils
Sicht 1
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ZOI geeignete Betriebsmittel
Sicht 1: Abnutzung eines einzelnen Bauteils
ZOI geeignete Betriebsmittel:
Haben große Ausfall-Folgen (vgl. Risikobetrachtung)
Haben erkennbare Abnutzungssymptome (Sicht 1)
Haben eine erkennbare Verschleißphase (Sicht 2)
Sind relativ langlebig (mehrjährige Nutzungsdauer)
Sind teurer als die Inspektionskosten
oder aber
Gehören zu Sicherheitsfunktionen
Gehören zu Messmitteln
Schwierigkeit: Fast alle Betriebsmittel bestehen aus
mehreren Bauteilen!
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Zustandserfassung Erscheinungen
Sicht 1: Abnutzung eines einzelnen Bauteils
Abnutzung hat viele Erscheinungsformen, die bei einem
Soll-Ist-Vergleich erkannt werden können:
Mechanischer Abtrag (vgl. Klassiker Verschleißblech)
- Rundungsradien an Gleitflächenkanten
Oberflächenveränderungen
- Ablagerungen, Verschmutzung
- Korrosion
- Aufrauhung, Risse, Brüche
Veränderte Spiele, Deformation, Leckagen
Störung, Fehlfunktion
Weitere …
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Zustandserfassung Symptome
Sicht 1: Abnutzung eines einzelnen Bauteils
Abnutzung zeigt sich an messbaren Symptomen, z.B.:
Temperaturanstieg
Stromveränderung, Leistungsveränderung
Laufzeitveränderung
Schwingung, Vibration, Geräuschzunahme
Druck- und Durchflussveränderung
Weitere …
Die Idee von CM-Systemen ist die kontinuierliche
Messung der Abnutzungssymptome
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Der Werkzeugkasten der ZOI
Sicht 1: Abnutzung eines einzelnen Bauteils
Der Werkzeugkasten der ZOI beinhaltet:
Schwingungsdiagnose (RTCM)
Thermografie
Ölalterungsanalyse (RTCM)
Endoskopie, auch in Verbindung mit Thermografie
Bremsenverschleißerkennung (RTCM)
Furnace Tracker
Weitere …
RTCM: Real Time Condition Monitoring, d.h. kontinuierliche Messung
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ZOI Beispiel: Windkraftanlagen
Sicht 1: Abnutzung eines einzelnen Bauteils
Verschleißmerkmale:
Korrosion
Risse
Geräusch
Dichtheit
Ausbrüche
Fresser
Ablagerungen
Flecken
Schwingung
etc.
Beispiel:
Zustandskontrolle
des Antriebsstranges
Quelle:
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ZOI Beispiel: Thermoprozessanlage
Sicht 1: Abnutzung eines einzelnen Bauteils
Für ZOI geeignetes
Bauteil
Abnutzungsmerkmale
Erscheinungen
Methode zur Feststellung
des Abnutzungszustands
Ausmauerung Ausbrüche, Risse, Spalte Inspektion, Endoskopie,
Thermografie
Gleitsteine, Gleitschienen
(Lauf- oder Gleitflächen)
Abrieb, Rillen, Riefen,
Rundungsradien
Inspektion, Endoskopie
Pumpen, Ventilatoren,
Gasumwälzer
Anbackungen, Kavitation,
Vibration (Unwucht)
Schwingungsmessung,
Strommessung
Gasbrenner und Strahlrohre Abbrand (Zündelektrode)
Undichtigkeit (Ventile)
Ausbeulungen (Strahlrohr)
Inspektion
ggf. Leckgasrate
Gussplattenband Spalte, Ausbrüche, Abtrag,
Laufgeräusche
Inspektion
Vibrationsrinnen
(Verschleißbleche)
Materialabtrag (Abrieb) Inspektion, Messung der
Materialdicke
Dr. Hartmut Steck-Winter, Vorausschauende Instandhaltung; AICHELIN Instandhaltungsforum 2011, Folie 17Dr. Hartmut Steck-Winter, Vorausschauende Instandhaltung; AICHELIN Instandhaltungsforum 2011, Folie 17
Auf BDE & MDE aufbauende
Zuverlässigkeitsstatistik
Sicht 2: Zuverlässigkeit mehrerer gleicher Bauteile
Sicht 2
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