Vorbeugende vs. vorausschauende Wartung – Die Leistungslücke

Erhöhte Temperaturen als häufige Ursache für Stromausfälle

Eine der häufigsten Ursachen für Stromausfälle und Störlichtbogenunfälle ist der Temperaturanstieg an fehlerhaften Verbindungen. Mit zunehmendem Alter der Geräte steigt die Anzahl fehlerhafter elektrischer Verbindungen in Niederspannungs- und Mittelspannungsanlagen – Studien zeigen, dass schlecht gewartete Geräte ein um 62 % höheres Ausfallrisiko aufweisen.

Bis vor Kurzem galt ein vorbeugendes Wartungsprogramm in Form regelmäßiger Wärmebildinspektionen als die beste Vorgehensweise, die die Zuverlässigkeit von Anlagen nachweislich erhöht. Diese Inspektionen finden in der Regel jährlich statt und nutzen typischerweise eine Kombination aus Infrarot-Wärmebildkamera und Wärmebildfenster.

Auch wenn dies im Vergleich zur reaktiven Instandhaltung ein evolutionärer Schritt ist, besteht weiterhin eine sehr große „Leistungslücke“ zwischen dem wahrgenommenen Schutzniveau und dem tatsächlichen Risikominderungsniveau, das durch einen präventiven Instandhaltungsansatz erreicht wird.

Vorausschauende Wartung

Bei der vorausschauenden Instandhaltung (Predictive Maintenance, PdM) werden proaktive, datengestützte Instandhaltungstechniken eingesetzt, um den Zustand von Anlagen zu beurteilen und festzustellen, wann Reparaturen durchgeführt werden sollten

Um die Instandhaltung elektrischer Anlagen vor deren Ausfall zu planen, nutzt Software für vorausschauende Instandhaltung Datenanalyse und prädiktive Analysen, um potenzielle Ausfälle und Defekte vorherzusagen. Ziel ist es, die Instandhaltung zum optimalen Zeitpunkt und mit den besten Kosten zu planen, um die Lebensdauer der Anlagen zu maximieren, Schäden zu vermeiden und den Kontakt von Personal mit potenziell beeinträchtigten Anlagen zu minimieren.

Die Grundstruktur einer Lösung für vorausschauende Instandhaltung besteht typischerweise aus mehreren Komponenten: einem Entscheidungsunterstützungssystem (DSS) oder einer Plattform mit Datenerfassung, -speicherung und -verarbeitung; Anlagenzustandsbewertung; Prognosen; und Zustandsüberwachung.

Vorbeugende Wartung

Bei der vorbeugenden Instandhaltung (PM) handelt es sich um eine Form der Wartung, bei der Geräte und andere Anlagen regelmäßig überprüft werden, um das Ausfallrisiko zu verringern und die Arbeitsbedingungen zu optimieren.

Diese proaktive Instandhaltungsstrategie ist zeitbasiert, auch strategische Instandhaltung genannt, und umfasst geplante Wartungsarbeiten, die jährlich, vierteljährlich oder monatlich durchgeführt werden können, um Planung und Durchführung zu optimieren. Sie wird typischerweise mithilfe eines computergestützten Instandhaltungsmanagementsystems (CMMS) organisiert, um Maschinenstillstandszeiten zu vermeiden und die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern.

Wenn ein Unternehmen ein Anlagegut bis zum Totalausfall betreibt, können die Reparaturkosten und Produktivitätsausfälle bis zu zehnmal höher sein als die Kosten für ein Unternehmen mit einer geplanten vorbeugenden Wartungspolitik.

Unterschied zwischen präventiver und vorausschauender Wartung

Der Unterschied zwischen präventiver und vorausschauender Instandhaltung besteht darin, dass präventive Instandhaltung routinemäßige Wartungs- oder Inspektionsmaßnahmen umfasst, die in regelmäßigen Abständen unabhängig vom Zustand der Anlage durchgeführt werden. Dies führt häufig zu unnötigen Kosten. Vorausschauende Instandhaltung hingegen wird bedarfsorientiert und basierend auf dem aktuellen Zustand der Anlage geplant. Dadurch werden Arbeitskosten und Betriebsausfallzeiten reduziert, die Sicherheit erhöht, indem Personen aus Gefahrenbereichen ferngehalten werden, und die Lebensdauer der Anlage verlängert.

Obwohl die Fakten stimmen, werden die entscheidenden Probleme, die diese Leistungslücke verursachen, oft nicht vollständig erklärt oder verstanden.

Dazu gehören:

• Die Beschäftigten bleiben weiterhin Risiken ausgesetzt;
• Die jährliche Thermografie stellt eine Inspektion dar, die weniger als 1 % der Betriebszeit in Anspruch nimmt, sodass 99 % vom Zufall abhängen;
• Der Zeitpunkt der Inspektion spiegelt oft nicht die kritischsten elektrischen Betriebslasten wider;
• Die Messung hängt von der Fähigkeit des Geräts und des Bedieners ab, die tatsächliche Innentemperatur zu ermitteln (daher wird sie niemals von einheitlicher Qualität sein);
• Die Daten bleiben unabhängig und nicht integriert, anstatt dynamisch integriert zu werden;
• Die Infrarot-Transmissionsraten durch ein „thermisches Fenster“ können sich im Laufe der Zeit erheblich verschlechtern, was die Genauigkeit der Temperaturmessungen beeinträchtigt.

Die Hersteller von Wärmebildkameras geben an, dass zwei Voraussetzungen für die Gewinnung genauer Temperaturdaten bei der thermischen Inspektion elektrischer Geräte unerlässlich sind.

Die erste Voraussetzung ist, dass die Kamera eine direkte Sichtlinie zum zu überprüfenden Fahrer hat (Wärmeschutzfenster weisen eine variable und sich verschlechternde Infrarotdurchlässigkeit auf und erfüllen daher diese Anforderung nicht).

Die zweite Voraussetzung ist, dass der zu untersuchende Leiter mit einer Mindestlast von 40 % seiner Auslegungslast betrieben wird. Beispielsweise sollte ein für 3 kA ausgelegter Stromkreis während einer Inspektion mit mindestens 1,5 kA betrieben werden. Dies wird von den Prüfern elektrischer Anlagen selten beachtet und ist den meisten Anlagenbesitzern bzw. -betreibern nicht bekannt.

Die Lücke in der Wartungsleistung

Glücklicherweise gibt es nun eine Möglichkeit, diese „Leistungslücke“ zu verringern und den Schutz zu verbessern, indem Temperaturdaten kontinuierlich überwacht und analysiert werden. So lassen sich Probleme, die durch fehlerhafte Verbindungen entstehen, nicht nur erkennen, sondern auch proaktiv vorhersagen. Innovative, intelligente Software wie Bridgemeter® stellt den nächsten technologischen Schritt in der vorausschauenden Instandhaltung dar.

Durch die Echtzeitüberwachung rund um die Uhr können mithilfe von Predictive Analytics etwa 70 % mehr Ausfallsymptome erkannt werden, bevor Ausfälle tatsächlich auftreten, als durch periodische Inspektionen.

Dies wird durch fest installierte Temperatursensoren erreicht, die speziell für die thermische Überwachung von Schaltschränken, Motorsteuerzentralen und Transformatoren entwickelt wurden.

Die vorausschauende Technologie, die auf thermischen Sensoren basiert, löst viele der oben genannten kritischen Probleme und schließt die Leistungslücke. Sie sorgt für mehr Sicherheit, zuverlässigere Betriebszeiten und eine verbesserte Anlagenintegrität.

Die weltweit steigende Nachfrage nach IoT-Geräten und verwandten Produkten treibt auch das Wachstum des industriellen IoT (IIoT) voran. Dies erfordert, dass Industrieanlagen und Maschinen mit integrierten Sensoren zur Zustandsüberwachung ausgestattet sind, die rund um die Uhr Zustandsdaten erfassen und über eine Internetverbindung die anschließende Analyse und Echtzeit-Identifizierung von Fehlerzuständen ermöglichen. Dadurch werden effizientere Wartungspraktiken ermöglicht, was über die gesamte Lebensdauer der Anlagen erhebliche Vorteile mit sich bringt. Diese Vorteile können im Rahmen der IIoT-basierten Digitalisierung kritischer elektrischer Infrastrukturen realisiert werden. Zu diesen IIoT-Vorteilen gehören:

• Beseitigung unnötiger Inspektionen und der damit verbundenen Kosten;
• Reduzierung der vorbeugenden Wartung gemäß der Geräteanleitung „nach Bedarf“;
• Reduzierung der Ausfallkosten im Zusammenhang mit regelmäßigen Inspektionen/Wartungsarbeiten;
• Reduzierung der Reparatur-/Ersatzteilkosten und damit verbundener Ausfallzeiten durch frühzeitige Erkennung von Ausfallsymptomen;
• Erhöhte Sicherheit durch Entfernung von Personen aus Gefahrenbereichen;
• Identifizierung von Geräten mit der besten Leistung für zukünftige Beschaffungsentscheidungen;
• Kosteneinsparungen bei den Betriebskosten (OPEX) durch reduzierte laufende Inspektions- und Wartungskosten.

Dieser beschleunigte Wandel von der Inspektion hin zur kontinuierlichen Anlagenüberwachung ist notwendig, da eine wachsende Zahl globaler Unternehmen Digitalisierungsstrategien einsetzt, um in dieser neuen digitalen Welt wettbewerbsfähiger zu sein.

Die Modernisierung der elektrischen Infrastruktur durch innovative Technologien wie die intelligente Echtzeitüberwachung rund um die Uhr erhöht Sicherheit, Leistung und Lebensdauer dank vorausschauender Analysen. Unabhängig von der Art Ihrer elektrischen Anlage bietet ein kontinuierliches, digitales Überwachungssystem die kostengünstigste und effizienteste Methode, um den Schutz und die Betriebsbereitschaft Ihrer elektrischen Geräte jederzeit zu gewährleisten.

Der günstigste Zeitpunkt für die Installation von Sensoren zur vorausschauenden Überwachung ist schließlich die planmäßige Stillstandsphase nach Wartungsarbeiten. Dadurch werden die Anlagen aktualisiert und die Vorteile der vorausschauenden Wartung durch intelligentes IIoT voll ausgeschöpft, wodurch die „Leistungslücke“ zur vorbeugenden Wartung effektiv geschlossen wird.

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Mit Informationen von: Exertherm