Schwingungsüberwachung für Pharmahersteller
Einleitung
Die genaue Datenerfassung ist ein wesentlicher Bestandteil eines voraussuehenden Wartungsplans in der modernen pharmazeutischen Herstellung. Moderne Schwingungsüberwachungstechniken und -technologien können eingesetzt werden, um die Leistung zu maximieren.
Schwingungsüberwachung: Bewährte Technologie
Die Schwingungsüberwachung wird bereits seit einiger Zeit eingesetzt und ist seit fast zweitausend Jahren in Gebrauch. Der den Historikern älteste bekannte Schwingungssensor war ein Seismograf, der im zweiten Jahrhundert nach Christus von dem chinesischen Astronomen Chang Heng erfunden wurde.
Dieses Gerät reagierte auf entfernte Erschütterungen, indem es eine Bronzekugel aus dem Maul eines von acht Drachen fallen ließ, die um eine große Urne herum angeordnet waren, was die Richtung eines entfernten Erdbebens anzeigte und möglicherweise Leben rettete.
Schwingungsüberwachung ist eine der ältesten Lösungen im Ingenieurwesen und blickt auf eine Geschichte zurück, die andere Technologien um Jahrhunderte übertrifft. Die heutigen Schwingungsüberwachungssysteme konzentrieren sich weniger auf visuelle Effekte als vielmehr auf die Leistung.
Die steigende Nachfrage nach Produktivität hat den Bedarf an hochentwickelten Schwingungssensoren vorangetrieben, die die Leistung von technischen Prozessen maximieren. Moderne Sensoren bieten außergewöhnliche Zuverlässigkeit und sind in widerstandsfähigen, kompakten Gehäusen untergebracht, die sich für eine Vielzahl von Anwendungen eignen.
Vibrationsüberwachung in der Praxis
Vibrationstensoren werden in der pharmazeutischen Herstellung häufig eingesetzt.
Luftkontrolle ist eine Methode zur Herstellung von Medikamenten, die älter ist als die Schwingungsüberwachung selbst, obwohl frühe Prozesse nicht mehr den modernen pharmazeutischen Standards entsprechen.
Heutige, effektive Luftaufbereitung erfordert Maschinen, die in der Lage sind, während der Herstellung präzise Luftstrom-, Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen aufrechtzuerhalten. Mechanische Ausfälle können zu verschlechterten Luftstandards, Produktionsausfällen, Vertragsstrafen durch verspätete Aufträge und Kundenunzufriedenheit führen.
Die Nutzung der Schwingungsüberwachung
Schwingungsüberwachungssysteme helfen Ingenieuren dabei, Lüftungsanlagen vor unerwarteten Ausfällen zu schützen.
Zu den Schlüsselfaktoren gehören die korrekte Installation von Beschleunigungsmessern, die sachgerechte Datenerfassung und -analyse sowie das Ergreifen geeigneter Maßnahmen. In einigen Fällen kann die richtige Reaktion darin bestehen, keine Maßnahmen zu ergreifen.
Da die Zustandsüberwachung immer üblicher geworden ist, wird die Schulung im Umgang mit Schwingungssensoren von Organisationen wie dem British Institute of Non Destructive Testing angeboten.
Selbst Hochleistungssensoren sind nur so effektiv wie ihre Installation. Ingenieure müssen die Montagemethoden wie Bohren, Gewindeschneiden oder Kleben verstehen und wissen, wie sich diese auf Garantien auswirken können.
Mit entsprechender Anleitung können rotierende Elemente von Lüftungs- und Klimageräten kosteneffizient überwacht werden, was eine frühzeitige Erkennung von Verschleiß und eine geplante Wartung bei minimaler Beeinträchtigung ermöglicht.
Ein genauerer Blick auf Schwingungssensoren
Ein Beschleunigungssensor enthält ein piezoelektrisches Kristallelement, das mit einer Masse verbunden ist. Wenn er einer Beschleunigungskraft ausgesetzt wird, komprimiert die Masse den Kristall und erzeugt ein elektrisches Signal, das proportional zur angewendeten Kraft ist.
Dieses Signal wird durch integrierte Elektronik verstärkt und aufbereitet, um ein für übergeordnete Datenerfassungs- oder Steuerungssysteme geeignetes Signal zu erzeugen.
Ein Online-System misst und analysiert Sensorausgaben und ist direkt mit einer SPS verbunden.
Ein Offline-System montiert Sensoren an Maschinen und verbindet diese mit einem Schaltkasten, wodurch Ingenieure Messwerte mit einem tragbaren Datensammler erfassen können.
Verwendete Typen von Beschleunigungssensoren
Es gibt zwei Hauptkategorien von Beschleunigungsmessern.
AC-Beschleunigungssensoren werden typischerweise zusammen mit Datenerfassungsgeräten zur Überwachung höherwertiger Anlagen wie kritischer Prozesssysteme eingesetzt.
4-bis-20-Milliampere-Beschleunigungsmesser werden häufig mit SPSen verwendet, um Anlagen mit geringerem Wert wie Motoren, Ventilatoren und Pumpen zu messen.
Beide Typen können Fehlausrichtungen, den Lagerzustand und Unwuchten erkennen. AC-Beschleunigungssensoren erkennen zudem Getriebefehler, Riemenprobleme, Lose und Kavitation.
Im Inneren des Lüftungsgeräts
Ein typisches Lüftungsgerät umfasst ein Zuluftgebläse, einen Abluftventilator, Heiz- und Kühlregister, Luftfilter sowie ein großes Metallgehäuse mit abnehmbaren Paneelen.
Lüfter- und Motoreinheiten sind gekapselt, was Ingenieuren den Zugang für Wartungsarbeiten ermöglicht.
Direkt angetriebene Ventilatoren erfordern möglicherweise Schwingungssensoren an den Lagern sowohl auf der Antriebsseite als auch auf der Nicht-Antriebsseite. Nicht direkt angetriebene Ventilatoren erfordern möglicherweise zusätzliche Beschleunigungssensoren an den Journal-Lagern der Getriebewelle.
Überwachungsmethoden für RLT-Anlagen
Eine kostengünstige Technik zur Erkennung von Unwucht und Fehlausrichtung nutzt 4-bis-20-Milliampere-Sensoren, die an Lagern und Wellen montiert sind.
Die Geschwindigkeitsmesswerte werden an eine SPS zurückgekoppelt, sodass allgemeine Schwingungstrends überwacht werden können.
Sensoren mit zwei Ausgängen können sowohl 4-bis-20-Milliampere- als auch Wechselspannungsausgänge bereitstellen, was eine detaillierte Schwingungsanalyse über einen Datensammler ermöglicht.
M12-Steckverbinder mit separaten Kabelkonfektionen stellen eine kompakte und effektive Option für Lüftungsgeräte dar.
Eine weitere Option sind fest installierte AC-Sensoren, die fest mit den Schaltkästen außerhalb des Geräts verdrahtet sind, wodurch Daten konsistent von denselben Positionen aus erfasst werden können.
Spezifikation und Installation
Schaltkästen aus Edelstahl sind in pharmazeutischen Anwendungen oft vorgeschrieben.
Beschleunigungssensoren sollten direkt auf der Maschinenoberfläche montiert werden, die flach, glatt, unlackiert, frei von Fett und Öl sowie größer als die Sensorbasis sein muss.
Sensoren sollten so nah wie möglich an der Vibrationsquelle platziert werden.
Die bevorzugte Befestigungsmethode besteht darin, direkt in die Maschine ein Gewinde zu bohren und zu schneiden, sodass Beschleunigungssensoren mit integriertem Befestigungsgewinde eingeschraubt werden können.
Montagestifte können ebenfalls verwendet werden. Spezielle Installationssätze zum Bohren, Gewindeschneiden und Plansenken sind erhältlich.
Es ist darauf zu achten, dass die Sensoren mit den empfohlenen Anzugsdrehmomenten festgezogen werden. Ein zu festes Anziehen kann die Sensoren beschädigen, während ein zu geringes Anziehen zu ungenauen Messwerten führt.
Wenn Bohren und Gewindeschneiden nicht möglich sind, kann eine Klebemontage verwendet werden, wobei die Auswahl des Klebstoffs auf der Betriebstemperatur basieren muss.
Kabelmanagement und langfristige Zuverlässigkeit
Beschleunigungssensor-Kabel sollten mit Kabelbindern am Sensorgehäuse festgeklemmt werden, um Zugbelastungen und Fehlsignale durch Kabelbewegungen zu verhindern.
Die korrekte Spezifikation und Installation ermöglichen es RLT-Anlagen, eine konstante Luftregelung aufrechtzuerhalten, und können die Lebensdauer über die empfohlenen Wartungsintervalle hinaus verlängern.
Dies verringert das Risiko vibrationsbedingter Ausfälle, Ausfallzeiten sowie Einbußen bei Produktionsvolumen oder -qualität.
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