SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library - Performance you trust Unrestricted Siemens AG 2019
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library Performance you trust Unrestricted © Siemens AG 2019 siemens.com/answers
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library – Warum Condition Monitoring? • Die PCS 7 Condition Monitoring Library (CML) – ein Ansatz, mechanische Assets zu überwachen und zu integrieren • Mit CML - vorhandene Daten und Messwerte in »Echtzeit« analysieren sowie den Zustand der Assets »diagnostizieren« • somit sind Rückschlüsse au fPerformance (prozessrelevant) und Zustand (geräterelevant) möglich • ermöglicht Standard- Einbindung in PCS 7 Operator Station und/oder in das PCS 7 Asset Management zur Darstellung und Auswertung der CML Informationen Was kann die PCS 7 Condition Monitoring Library leisten? Erhöhung der Anlagen- oder Geräteeffizienz Zustandsorientierte + planbare Instandhaltung nach Bedarf Erkennen von »schleichenden« Veränderungen - damit Vermeidung von Ausfällen / ungeplanten Stillständen Was kann die PCS 7 Condition Monitoring Library nicht? • Erkennen und Vermeiden von spontanen Ausfällen Frei verwendbar © Siemens AG 2019 Page 2 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Range of Asset Management
Asset Management
Performance Management
Plant Asset Management
High
Process Monitoring
Mechanical Assets and Plant
Equipment
Automation Equipment
DCS, Network Components, …
Customer
Benefit
Intelligent Field
Devices
Higher level of
complexity, allows a
higher benefit
Asset Alarms and Customer
Self detection Standard KPIs
Information Domain
Low Effort & Complexity High
Die Bausteine unterstützen Sie mit komfortablen Systemfunktionen zur sicheren Betriebsführung
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 3 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Integration wichtiger mechanischer Assets
• Erprobte Funktionen zum Überwachen mechanischer Assets
• Look & Feel im APL Design
• Preiswerter Ansatz à Niedrige Investitionskosten
• Erkennen von zunehmender Abnutzung
• Erkennen von Fehlfunktionen, »ungesundem« Betrieb und
Energieverschwendung
Pumpen Ventil Steady Partial Stroke Druckverlust
Überwachung Überwachung State Test Überwachung
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 4 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library – Funktionsübersicht APL und CML SIMATIC PCS 7 Advanced Process Library (APL) • Control Performance Monitoring Überwachen der Regelgüte von Regelkreisen • Betriebsstunden- u. Schaltspielzähler Überwachen der Betriebsstatistiken von Aggregaten SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library (CML) • Pumpen Monitoring Überwachung von Pumpen auf Verschleiß, Wirkungsgrad und Energieverbrauch • Ventil Monitoring Überwachung und Analyse von Stellventilen • Partial Stroke Test Erweiterung der Testintervalle für Sicherheitsabsperrventile • Druckverlust Monitoring Reduzierung der Total Cost of Überwachung von Druckverlust/Druckabfall in Anlagenkomponenten Ownership Frei verwendbar © Siemens AG 2019 Erhöhung der Sicherheit Page 5 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Überwachen von Pumpen mit »PumpMon«
Berechnung und Anzeige durch Auswertung von Daten/Betriebszuständen
• Aktuell vom Pumpenmotor aufgenommene Leistungsdaten
• Mechanische Leistung
• Elektrische Leistung
• Hydraulische Leistung
• Förderkennlinie und aktuelle Förderhöhe
• Leistungskennlinie und Wirkungsgradkennlinie mit aktuellen Arbeitspunkten
• NPSH-Kennlinie mit aktuellem Arbeitspunkt (für kavitationsfreien Betrieb)
• Statistische Auswertung der Betriebspunkte und des Kavitationswertes in einem
»Histogramm«
Parametrierung der Soll-Pumpenkennlinien
• Manuelle Eingabe der Kennwerte und Stützpunkte > Erhöhung von Zuverlässigkeit und
Verfügbarkeit:
• Alternativ: Einlernen der Kennwerte und Stützpunkte auf die aktuelle Situation per Teach
Funktion ..Anlagenstillstand vermeiden
..Stillstandzeiten verhindern
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 6 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library – Überwachen von Pumpen mit »PumpMon« Diagnose Funktionen • Grenzwertverletzung der Leistungswerte (mechanisch, hydraulisch & elektrisch) • Teillastbetrieb, Gefahr der Pumpenüberhitzung • Überschreiten des Nenndurchflusses à Überlast • Erkennung von Gasmitförderung oder Kavitation • Blockadeerkennung und Trockenlauferkennung • Abweichung Arbeitspunkt von Leistungs-/Wirkungsgradkennlinie • Falschlauferkennung Relevante Messwerte • Durchfluss des Fördermediums (4) • Eingangsdruck, Saugdruck (2) • Ausgangsdruck, Förderdruck (3) • Elektrische Wirkleistung (1) • Binärer Zustand des Motors (1) Integration • Temperatur Fördermedium (5) > geringerer Montage- und • Drehzahl des Motors (bei drehzahlgeregelten Motoren) (1) Inbetriebnahme Aufwand • Mechanische Leistung vom Umrichter (1) Frei verwendbar © Siemens AG 2019 Page 7 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Überwachen von Pumpen mit »PumpMon«
Berechnung und Darstellung der Leistungsdaten
• Die mechanische Leistung (1) - über die elektrische Wirkleistung ermittelt. 1
• Die elektrische Wirkleistung (2) - als Messwert angezeigt
• Die hydraulische Leistung (3) - aus dem normierten Durchfluss, der Förderhöhe
und der Dichte des Mediums berechnet 2
3
Berechnung und Darstellung der Förderhöhe 4
5
• Die aktuelle Förderhöhe - aus den Messwerten Druckdifferenz und Dichte des
Mediums in der Pumpe berechnet
• In der Faceplate Standardsicht - die Förderkennlinie (4) oder H/Q-Kennlinie
zusammen mit dem aktuellen Arbeitspunkt dargestellt
• Überschreitet der Arbeitspunkt (5) die Kennlinie, wird der Punkt rot und die
dazugehörige Meldung ausgelöst
• Im unteren Bereich der Sicht - aktuell berechnete Förderhöhe und die relative
Abweichung als numerischer Wert
> Bessere Diagnose Minimal
zulässiger
> Kürzere Reaktionszeiten bei Durchfluss
ungewollten Anlagenzuständen Maximal
> Steigerung der operativen Effizienz zulässiger
Durchfluss
> Geringere Instandhaltungskosten
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 8 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Überwachen von Pumpen mit »PumpMon«
Berechnung und Darstellung von mechanischer Leistung und Pumpeneffizienz
• Der aktuelle Wirkungsgrad Eta (1), Effizienz der Pumpe = hydraulischen /
mechanischen Leistung
1
• Der aktuelle Wirkungsgrad wird über der Kennlinie (2) dargestellt. Wenn der
aktuelle Wirkungsgrad von der Kennlinie abweicht - Farbumschlag und 4
3 2
entsprechende Meldung
• Die aktuelle mechanische Leistung (3) wird ebenfalls über der dazugehörigen
Kennlinie dargestellt
• Im unteren Bereich werden die aktuell berechnete mechanische Leistung, die
aktuelle Pumpeneffizienz und die relative Abweichung beider Werte als numerische
Werte dargestellt
Berechnung und Darstellung NPSH Wert NPSH
• NPSH Net Positive Suction Head (Haltedruckhöhe). Neben der Fördermenge und Kennlinie
der Förderhöhe gehört der NPSH Wert zu den wichtigsten Kenngrößen einer (grün)
Pumpe. Für einen störungsfreien Betrieb : Vorwarn-
à NPSH (Anlage) > NPSH (Pumpe) andernfalls entsteht Kavitation bereich
(gelb)
• Der aktuelle NPSH Wert (4) der Anlage (NPSHa) berechnet sich unter anderem
aus dem Dampfdruck, der nach einer Gleichung von Antoine berechnet werden Kavitations-
kann bereich
(rot)
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 9 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Überwachen von Pumpen mit »PumpMon«
Statistische Darstellung im Histogramm
• Ein Histogramm besteht aus elf Balken
• lila Balken kennzeichnen die Stillstandszeiten
• Die zehn grünen Balken teilen den Durchfluss in zehn Bereiche (pro Bereich 10%)
1
• Das Histogramm im oberen Bereich ist für den Durchfluss
2
• Die grüne Linie gibt den optimalen Durchfluss (1) an
• Abweichungen vom optimalen Durchfluss (2) sind ein Zeichen für Energieverschwendung
als Folge falsch dimensionierter Pumpen
• Das Histogramm im unteren Bereich ist für den NPSH Wert
• Jedem Balken ist ein Zähler für die Belastungsdauer zugeordnet. Abweichungen größer
3m werden im rechten Balken dargestellt
3
• Links der roten Linie befindet sich der Kavitationsbereich (3). Der Betrieb der Pumpe in
diesem Bereich wirkt sich negativ auf die Lebensdauer der Pumpe aus
• Im unteren Bereich wird die Dauer der Aufzeichnung (4) angegeben. Die Histogramme 4
können bei Bedarf zurückgesetzt werden (z.B. bei Austausch der Pumpe)
> Dauerhafter Anlagenbetrieb mit
minimalen Ausfallzeiten
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 10 Januar 2019SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Überwachen von Pumpen mit »PumpMon«
Eingabe der Kennwerte: Manuell oder mit Teach Funktion
• Folgende Kennlinien (1) können über das Faceplate am Baustein
hinterlegt werden
1
• Durchflussrate
• Förderhöhenkurve
• Leistungskurve
• Effizienzkurve
• NPSH Charakteristik
• Die Werte können auch mittels einer »Teach« Funktion (2) direkt
auf die Pumpensituation angelernt werden
• Dazu müssen die einzelnen Punkte angefahren werden und
nach dem Einschwingvorgang abgespeichert werden
à Die »Teach« Funktion gilt nur für die ersten vier Kurven
2
> Geringere Engineering- und
Designkosten
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 11 Januar 2019SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library – Überwachen von Stellventilen mit »VlvMon« Berechnung und Anzeige durch Auswertung von Daten/Betriebszuständen • Anzeige der Betriebsdaten • Hubanzahl + Verschleißreserve • Richtungswechsel + Verschleißreserve • Betriebsdauer • Durchflusskennlinien mit aktuellem Arbeitspunkt und relativer Abweichung von den Vorgaben • Reaktionskennlinien für Öffnen und Schließen • Positive und negative Sollwertsprünge • Statistische Auswertung in einem »Histogramm« Parametrierung der Soll-Ventilkennlinien • Manuelle Eingabe der Kennwerte und Stützpunkte • Übernahme der Kennwerte und Stützpunkte der aktuellen Situation Frei verwendbar © Siemens AG 2019 Page 12 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library – Erkennen stationärer Zustände mit »SteadyState« Berechnung und Anzeige durch Auswertung von Daten • Online- Auswertung dynamischer Signale auf Stationarität • Ergebnissanzeige der online Auswertung • Aktuelle Werte • Über eine zeitlichen Verlauf (Trend) Relevante Messwerte • Analoger Prozesswert Frei verwendbar © Siemens AG 2019 Page 13 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Überwachung von Druckverlusten/Druckabfall mit »PrDrpMon«
Anwendungsbeispiele
• Ziel der Überwachung ist der Druckverlust von (Druckabfall an) Anlagenkomponenten wie z. B.
• Filtern
• Abscheidern
• Wärmetauschern
• Rohrleitungen etc.
in Abhängigkeit vom Durchfluss, d.h. die Überwachung des Strömungswiderstands
• Eine solche Überwachung und damit Früherkennung kann bei allen Anlagenkomponenten sinnvoll sein,
deren Strömungswiderstand sich im laufenden Betrieb in unerwünschter Weise ändert, z. B.
• durch Anbackungen
• Verstopfung etc.
> Verbesserung der
Zuverlässigkeit und
Anlagenverfügbarkeit
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 16 Januar 2019SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library – Überwachung von Druckverlusten/Druckabfall mit »PrDrpMon« Berechnung und Anzeige durch Auswertung von Daten/Betriebszuständen • Anzeige des Druckabfalls in Abhängigkeit von Durchfluss und Viskosität als Soll-Druckabfall-Kennlinie • Darstellung des aktuellen Arbeitspunktes • Anzeige Ist-Druckabfall-Kennlinie • Aktuelle Viskosität • Aktuelle und relative Abweichung von der Kennlinie Parametrierung der Differenzdruckkennlinie • Manuelle Eingabe der Kennwerte und Stützpunkte • Übernahme der Kennwerte und Stützpunkte der aktuellen Situation Frei verwendbar © Siemens AG 2019 Page 17 Januar 2019
SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Ventillauftest »Partial Stroke Test«
Einleitung
• Eine Sicherheitsfunktion (Safety Instrumented Function, SIF) lässt sich als eine Funktion beschreiben,
mit der ein bestimmter Sicherheits-Integritätslevel (Safety Integrity Level, SIL) im Hinblick auf ein
bestimmtes Prozessrisiko realisiert werden soll
• Der erreichte Sicherheits-Integritätslevel (SIL) wird aus der durchschnittlichen Wahrscheinlichkeit des
Ausfalls bei Anforderung (Probability of Failure on Demand, PFD) für eine SIF abgeleitet à das Gerät
führt im Anforderungsfall nicht die vorgesehene Funktion aus
• Der PFD-Wert einer Sicherheitsfunktion wird im wesentlichen durch den Anteil unentdeckter,
gefährlicher Fehler und den Abstand der manuellen Prüfungen der Sicherheitsfunktion bestimmt
• Durch häufigeres Prüfen der Sicherheitsfunktion sowie Reduzierung der unentdeckten gefährlichen
Fehler (über Redundanzen, erhöhte Diagnose) wird der PFD-Wert verbessert
Erhöhung der Sicherheit
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 18 Januar 2019SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
Ventillauftest »Partial Stroke Test«
Einsatz des Ventilanlauftests zum Erreichen eines höheren SIL
PFD (t)
IEC 61508 Ohne PST
Bei einem
Testintervall
SIL 1 = 1 Jahr
è SIL 1
PFDAVG
SIL 2 PFDAVG Mit PST
(4x/Jahr)
Bei einem
Testintervall
SIL 3 PST = 1 Jahr
FST Intervall
Intervall è SIL 2
SIL 4
Zeit (Jahre)
1 2 3
SIL = Safety Integrity Level
PST = Partial Stroke Test
FST = Full Stroke Test
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 19 Januar 2019SIMATIC PCS 7 Condition Monitoring Library –
ReMain Research Projekt
Reliability Centered Maintenance (ReMain)
Zuverlässige Diagnose der verbleibenden Lebenszeit der Pumpen
• Optimierung der Instandhaltung der Pumpe
• Optimierung der Arbeitsweise der Pumpe
Kontinuierliche Überwachung und Analyse von über 100 Pumpen
in einer Produktionsanlage, betrieben von Evonik-Degussa bzw.
Stockhausen im Chemiepark in Marl seit über 2 Jahren Besserer Schutz Ihrer Investitionen
• Liefert das erste Mal eine umfassende Datenbasis als Basis für Ernergieeinsparung - optimale
übertragbare Resultate Arbeitspunkte
Senkung Wartungskosten - Optimale
Arbeitspunkte
Senkung der Instandsetzungskosten
http://www.iml.fraunhofer.de/2227.html
Frei verwendbar © Siemens AG 2019
Page 21 Januar 2019Sie können auch lesen
