Motorzustands-Überwachungssystem eMCM

e-MCM ist ein leistungsstarkes Online-Werkzeug zur Zustandsüberwachung, vorausschauenden Wartung und Leistungsmessung für kritische rotierende Wechselstrommotore und Generatoren. Der patentierte maschinelle Lernalgorithmus von eMCM ermöglicht eine umfassende Fehlererkennung bis zu 6 Monate im Voraus. Dank der Überwachung rund um die Uhr und der modellbasierten Spannungs- und Stromanalyse in Echtzeit kann e-MCM elektrische, mechanische sowie prozessbedingte Fehler von motorgetriebenen Geräten mit fester und variabler Drehzahl erkennen.

eMCM CMS System für die Motorstromanalyse

Funktion und Anwendung

- Online-Zustandsüberwachung von Elektromotoren und Generatoren

- Fehlerfrüherkennung durch automatische Analyse der Motorströme

- Automatisierte Fehlerdiagnose  mit Berichtserstellung

- Umfassende Fehlererfassung (elektrische, mechanische und Prozessfehler)

- praktikable Lösung für schwer zugängliche Motoren (Tauchpumpen, Kryopumpen, etc...)

- Auswirkungen von Fehlern auf die Energieeffizienz von Motoren

Die nachfolgende Grafik zeigt den Systemaufbau für einen FU geregelten Motor.

Systemaufbau für einen FU geregelten Motor mit eMCM

 

Wie funktioniert die  Technologie?

Die einzigartige patentierte Technologie verwendet einen modellbasierten Spannungs- und Stromsystemansatz, um eine Vielzahl von Fehlern an Elektromotoren zu erkennen.

Dieser modellbasierte Ansatz funktioniert nach dem Prinzip, dass der von einem Elektromotor aufgenommene Strom nicht nur durch die angelegte Spannung, sondern auch durch das Verhalten sowohl des Motors als auch des angetriebenen Geräts beeinflusst wird. Dadurch werden die Verzerrungen der Stromverläufe identifiziert, die nicht durch Verfälschungen des Spannungsverlaufs verursacht wurden und daher durch das Verhalten des Systems aus Motor und angetriebenen Geräten verursacht worden sein müssen. Die Frequenz dieser Verfälschungen gibt die Art der Ursache an, und das Ausmaß der Verfälschungen gibt den Schweregrad der Ursache an.

 

 

Erleichterte Wartungsplanung

Fernüberwachungs- und Berichterstattungsdienste tragen zur Entwicklung eines nachhaltigen vorausschauenden Instandhaltungssystems (PdM) in der Anlage bei, ohne dass die Besatzung zusätzliche Arbeitsbelastung auf sich nehmen muss.

Wartung besser planbar
eMCM auch für IoT geeignet

 

Echtzeit-Überwachung

e-MCM nimmt ständig Messungen vor und vergleicht sie mit dem Referenzzustand, um den Schweregrad und die Art eines sich entwickelnden Fehlers zu beurteilen. Das Gerät ist in der Lage, Anomalien in einer Vielzahl von Betriebszuständen zu erkennen, und es ist sogar in der Lage, seinen Selbstlernprozess zu erweitern, wenn es erkennt, dass es seine ursprünglichen Einlerngrenzen überschritten hat. Dadurch kann e-MCM eine sehr empfindliche Fehlererkennung ohne Fehlalarme erreichen.

 

Benutzerfreundlichkeit

Die automatische Fehlerdiagnosefunktion von e-MCM macht die Nutzung durch das Wartungspersonal sehr einfach. Anstatt den Endbenutzer mit Rohsignalen und -daten zu überfordern, stellt e-MCM die Ergebnisse der verarbeiteten Daten in einer verwertbaren Form zur Verfügung. Das System erfordert nur minimale Eingriffe des Bedienpersonals für die Einrichtung und den Betrieb und liefert sowohl lokal an den überwachten Geräten als auch aus der Distanz klare Hinweise auf die Art und Schwere der auftretenden Fehler.

eMCM Software

 

Einfache Installation und Schaltschrankeinbau

Die e-MCM-Installation erfordert lediglich einen dreiphasigen Spannungs- und Stromanschluss über kostengünstige Stromwandler (CT) und Spannungswandler (VT) (falls erforderlich). Üblicherweise befindet sich das Gerät am Schaltschrank des Motors, was sehr kurze Kabelwege erfordert und die Installation von Geräten in abgelegenen oder explosionsgefährdeten Bereichen vermeidet. Beim ersten Einschalten führt e-MCM einen automatischen Selbstlernprozess durch, während dessen der normale Betriebszustand des Geräts hergestellt wird. Hochentwickelte Analysetechniken stellen sicher, dass bei diesem Training Variablen wie Geschwindigkeit und Last berücksichtigt werden und dass vorhandene Fehler nicht zu Trainingsfehlern führen.

Ein eMCM System besteht aus einem externen Display zur Montage in der Schaltschranktür und einem Hutschienenanalysegerät. Das externe Display  wird per Kabel mit dem Analysegerät verbunden. Wichtige Analysewerte stehen am Analysegerät auch über Modbus TCP zur Verfügung.

 

 

eMCM Bedienungselement
eMCM Analysemodul für Schaltschrankeinbau

 

Wie verhält sich die modellgestützte Spannungs- und Stromsystemanalyse im Vergleich zur Vibrationsanalyse?

Im Vergleich zur Schwingungsanalyse ist die Artesis-Technologie empfindlicher gegenüber Torsionsphänomenen, während Schwingungssysteme empfindlicher gegenüber radialen Phänomenen sind. Das modellbasierte System kann ein breites Spektrum mechanischer Phänomene innerhalb des Motors und der angetriebenen Ausrüstung erkennen, nicht nur in Bezug auf Lager, sondern auch auf allgemeine Probleme wie Fehlausrichtung und Unwucht. Es erkennt auch eine Reihe von elektrischen Problemen wie z.B. gebrochene Rotorstäbe und lose Motorwicklungen.

Die modellbasierte Spannungs- und Stromanalyse misst eine Reihe von elektrischen Parametern wie die gesamte harmonische Verzerrung (THD), Spannungsungleichgewicht und Stromungleichgewicht, die ihrerseits zu längerfristigen mechanischen wie auch elektrischen Problemen beitragen können. Diese Parameter können auch zu Schwingungssignalen führen, die von der Schwingungsanalyse manchmal als mechanische Fehler wie z.B. Lagerprobleme fehlinterpretiert werden können. Da diese elektrischen Parameter direkt von der Technologie gemessen werden, können solche Fehldiagnosen vermieden werden.

Wie bei der Schwingungsüberwachung nehmen die durch den modellbasierten Systemansatz identifizierten Signale zu, wenn die Anlage unter größerer Belastung arbeitet. Allein aus den erhöhten Schwingungspegeln könnte man fälschlicherweise den Schluss ziehen, dass ein Problem entstanden ist. Da modellbasierte Systeme Spannung und Strom messen, berechnen sie auch die Leistung und verwenden diese Lastinformationen zur Normalisierung der Messwerte, um solche Fehldiagnosen zu vermeiden.

Modellbasierte Systeme (die den Motor als Sensor verwenden) sehen ähnliche Phänomene wie Beschleunigungssensoren.

Systemvergleich eMCM

 

Wie schneidet die modellbasierte Spannungs- und Stromsystemanalyse im Vergleich zu MCSA ab?

MCSA (Motor Current Signature Analysis) ist eine gut etablierte Technik, die auf dem gleichen Grundprinzip wie die modellbasierte Spannungs- und Stromanalyse beruht, nämlich dass der von einem Motor aufgenommene Strom von einer Reihe von Faktoren beeinflusst wird, die jeweils bei bestimmten, identifizierbaren Frequenzen auftreten. Die MCSA wird klassischerweise zur Identifizierung von Rotorstabproblemen in Induktionsmotoren verwendet, ein Phänomen, das mit modellbasierten Systemen ebenfalls identifiziert werden kann, wobei die Auflösung im Allgemeinen besser ist als bei der MCSA. Allerdings ist das modellbasierte System bei der Identifizierung und Diagnose eines breiten Spektrums von Phänomenen wesentlich leistungsfähiger als MCSA. Die wichtigsten Unterschiede zwischen der Artesis-Technologie und MCSA-Systemen sind

MCSA

MCSA führt eine Spektralanalyse des vollen Motorstroms durch, der von der 50-Hz- oder 60-Hz-Versorgungsfrequenz dominiert wird; Rotorstabfehler werden als Höhenunterschied zwischen der Spitzenfrequenz der Versorgungsspannung und der poldominanten Durchlassfrequenz erkannt, wobei typischerweise 60 dB für einen Motor in gutem Zustand auf 30 dB fallen, was sehr schlecht ist.

MCSA basiert im Allgemeinen nur auf Strom. MCSA verwendet oft nur eine Phase.

 

Modell-basierte Spannungs- und Stromanalyse

Der modellbasierte Ansatz analysiert den "Reststrom" - die Verzerrungen auf der Stromkurve, die nicht durch Verfälschungen auf der Spannungskurve verursacht wurden. Dadurch wird die dominante Netzfrequenz eliminiert und der Schwerpunkt auf die Signale gelegt, die die Fehler im gesamten Spektrum anzeigen.

Der modellbasierte Ansatz misst sowohl Spannung als auch Strom, um Verfälschungen aus der Stromkurve zu entfernen, die durch Verfälschung der Spannungskurve erzeugt wurden.

Das modellbasierte System misst alle drei Phasen des Stroms und alle drei Phasen der Spannung.

Ein modellbasiertes System ist viel empfindlicher gegenüber einer Vielzahl von Phänomenen, da sein Spektrum nicht von der Netzspannungsfrequenzspitze dominiert wird.

Verfälschungen in der Spannungsversorgung würden dazu führen, dass MCSA Störfehler erkennt. Solche Verfälschungen sind bei vielen industriellen Stromversorgungen recht häufig und können bei umrichtergesteuerten Geräten enorm sein.

Probleme, die durch die Asymmetrie zwischen den Phasen aufgedeckt werden können, sind unsichtbar, wenn nur eine einzelne Phase gemessen wird.