Thermografie informiert über Dringlichkeit von Instandhaltungsmaßnahmen (Sensor+Test: 12-475)

Abschalten – ja oder nein?

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Die Wärmebildtechnik hat sich zu einem der wertvollsten Diagnoseverfahren der vorbeugenden Instandhaltung entwickelt. Durch die Entdeckung von Anomalien, die für das bloße Auge meist unsichtbar sind, ermöglicht der Einsatz von Thermografiekameras – beispielsweise von Flir Systems – die Durchführung von Korrekturmaßnahmen, bevor es zu teuren Systemausfällen kommt.

Die Eingrenzung der Ursachen eines Problems, die Bestimmung seines Ausmaßes und der Konsequenzen, die sich aus dem mög- lichen Abschalten einer Produktionslinie ergeben, das Analysieren, Erstellen von Berichten und das Korrigieren von Fehlern bilden den Nutzen, der sich aus dem Einsatz der Infrarot-Thermografie ergeben kann.

„Wie soll ich meine Erkenntnisse so in einem Bericht dokumentieren, dass die erforder- liche Wartung entsprechend ihrer Dringlichkeit durchgeführt wird?“ Eine weitere entscheidende Frage für den Anlagenprüfer und Thermografen nach seinen Inspektionsrundgängen lautet: „Wie erfahre ich, welche Aufgaben dringend und welche weniger dringend ausgeführt werden müssen?“ Die Erkennung fehlerhafter, heißer Stellen in der Anlage ist ein Teil der Aufgabe, ihre Bewertung ein anderer. Inspektionsergebnisse müssen deshalb klassifiziert und in eine formale Struktur gebracht werden, damit eine Entscheidung über Art und Zeitpunkt von Reparaturmaßnahmen gefällt werden kann.
Das Infrared Training Center, ein unabhängiges Infrarot-Schulungszentrum, das auch Zertifizierungen durchführt, empfiehlt deshalb die folgenden Dringlichkeitskriterien für elektrotechnische Komponenten und Anlagen. Viele Thermografen orientieren sich an dieser Einteilung:
  • Klasse A – ein sehr schwerwiegendes Problem, das unmittelbare Maßnahmen erfordert.
  • Klasse B – ein schwerwiegendes Problem, das schnellstmöglich behoben werden muss.
  • Klasse C – ein Problem, das überwacht und bei nächstmöglicher Gelegenheit überprüft werden muss.
Von strategischer Bedeutung
Dringlichkeitskriterien dienen der Kategorisierung von Fehlern, sodass die schwer wiegenden Probleme zuerst behandelt werden. Die sofortige Reparatur aller erkannten Anomalien in einer Anlage ist nahezu unmöglich, da dies in der Durchführung zu kostenintensiv und ineffizient wäre. Die Aufgabe eines Thermografen und seines Kunden oder Abteilungsleiters ist es, eine Anlage optimal zu betreiben, mit so wenig Unterbrechungen wie möglich und zu geringsten Kosten, während gleichzeitig ein sicherer Betrieb im Sinne von Arbeits-, Objekt- und Umweltsicherheit aufrechterhalten wird. Dies verdeutlicht, warum eine Klassifizierung von Fehlern eine logische Folge und in jedem Fall zwingend erforderlich ist.
Temperaturgrenzen und Maßnahmen
Die vorbeugende Instandhaltung beruht auf vergleichender Beurteilung. Der Bediener einer Infrarotkamera sammelt quantitative und qualitative Informationen zu untersuchten Objekten. Quantitative Informationen bestehen aus der Temperatur eines untersuchten Objekts, während sich qualita- tive Informationen auf Entdeckung, Beschreibung und Lokalisierung der Fehler beziehen. Beide Informationsarten werden innerhalb eines bestimmten Bereiches mit normalen Temperaturen oder Betriebszuständen verglichen.
Die Messung von Temperaturpegeln ist erforderlich, um nach der Entdeckung eines Problems eine Entscheidung zu seiner Behandlung treffen zu können. Der Thermograf, der mit dem System vertraut ist, weiß jedoch, dass die normalen Betriebstemperaturen vergleichbarer Bauteile und Komponenten durchaus voneinander abweichen können. Daher ist eine Tabelle mit festgelegten Temperaturgrenzen nicht in jedem Fall hilfreich und ausreichend. Und für eine Vielzahl von Bauteilen gibt es in der Tat keine universellen Kriterien, um die Notwendigkeit einer sofortigen Prüfung beurteilen zu können. Wird eine Komponente beispielsweise im Schaltschrank zu heiß, ist dies gewöhnlich ein Zeichen dafür, dass etwas unternommen werden sollte; es bedeutet aber nicht unbedingt, dass eine Reparatur oder ein Austausch erfolgen muss.
Der Prozess bzw. das heiße Bauteil erfordert vielmehr eine kontinuierliche Beobachtung, die als ein Stadium zu definieren ist, das die zuständigen Mitarbeiter warnt und darauf hinweist, eine kurz- oder mittelfristige Lösung anzustreben; deren Resultat natürlich eine sofortige Reparatur sein kann. Sollte dies jedoch nicht erforderlich sein, können andere Maßnahmen beschlossen werden, wie die Verringerung der Last, eine zusätz-liche Kühlung, die Bestellung von Ersatzteilen oder Arbeitskräften, das Einplanen des Zeitpunkts für Abschaltung und Reparatur, an dem die Produktion so wenig wie möglich beeinträchtigt wird, sowie die Durchführung weiterer Prüfungen mit anderen Methoden.
Kriterien und Richtlinien
„Sofortige Reparatur“ und „Beobachtung“ können gute Gradmesser sein, aber sie sind nur ein erster Schritt in Richtung auf die Definition von Dringlichkeitsstufen. Es gibt drei Informationsquellen für die Festlegung von Dringlichkeitskriterien: Regeln, die von Normungsorganisationen aufgestellt werden, verfügbare Literatur über die untersuchten Materialien (Bedienungshandbücher, Konstruktionspläne usw.) und bisherige Erfahrungen (bisherige Inspektionsberichte, Erfahrung des Thermografen in den betreffenden Branchen).
Unternehmen müssen folgende Maßnahmen implementieren und ständig fortführen, um erfolgreich zu sein:
  • Auf dem neuesten Stand dessen bleiben, was Normungsgrmien veröffentlichen. Maßgebliche Normungsorganisationen sind ISO (International Organization for Standardization), IEC (International Electrotechnical Commission), NETA (International Electrical Testing Association), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.), DIN (Deutsches Institut für Normung) und andere privatwirtschaftliche oder staatliche Normungsorganisationen.
  • Die verfügbare Literatur zu den untersuchten Werkstoffen und Komponenten studieren. Websites und Handbücher von Herstellern sind für den Thermografen eine hervorragende Informationsquelle zu Werkstoffen und Komponenten.
  • Die vor Ort gewonnenen Erfahrungen dokumentieren. Diese Daten sind von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, Dringlichkeitskriterien festzulegen, anzupassen oder neu zu bewerten. Dabei ist es von größter Wichtigkeit, frühere Inspektionsberichte aufzubewahren, zu speichern und in unterschiedlichen Medien verfügbar zu halten. Hersteller von Infrarotkameras wie Flir Systems bieten verschiedene Softwarepakete für eine einfache, anschauliche und transparente Erstellung von Inspektionsberichten im Rahmen der vorbeugenden Instandhaltung.
Generell sollten Kriterien und Richtlinien durch die von den Thermografie-Verantwortlichen zusammengetragenen Erfahrungswerte auf dem neuesten Stand gehalten werden.
Klassifizierung von Fehlern
Branchen und große Unternehmen entwickeln häufig eigene Kriterienkataloge als Teil ihrer Qualitätsrichtlinien und um ihre spezifischen Anforderungen abzudecken. Bei der Eaton-Group, einem Industriekonzern und Automobilzulieferer mit 26 Standorten in Europa, werden die Ergebnisse thermografischer Inspektionen gemäß eines vierstufigen Fehlerbewertungssystems klassifiziert:
  • Ein „kleineres Problem“ wird gewöhnlich während der regelmäßigen Instandhaltungsrunden von einem der 50 mit vorbeugender Instandhaltung betrauten Mitarbeitern der Gruppe gelöst.
  • Ein „mittelschweres Problem“ erfordert Reparaturarbeiten innerhalb von zwei Wochen nach der Inspektion.
  • Ein „ernstes Problem“ erfordert Reparaturarbeiten innerhalb von ein bis zwei Tagen nach der Inspektion.
  • Ein “kritisches Problem” am Ende der Skala erfordert unmittelbares Eingreifen sowie eine zusätzliche thermografische Inspektion vor Ort direkt nach den Reparaturarbeiten.
Diese einheitlichen Kriterien für elektrische Installationen wurden für die europäischen Niederlassungen der Eaton Group von einem Beratungsunternehmen ausgearbeitet. „Sie beruhen auf Erfahrungen, die über einen langen Zeitraum gesammelt wurden und decken all unsere Anforderungen ab“, erläutert Peter Koelewijn, Abteilungsleiter des Außendienstes und leitender Thermograf der Unternehmensgruppe. „Dies schließt jedoch nicht aus, dass ich meine bisherigen Inspektionsberichte mitnehme, wenn ich in einer Anlage Inspektionen durchführe“.
E.ON Bayern, ein regional tätiger, großer Energieversorger mit einem 175 000 km langen Leitungsnetz, hat folgende Dringlichkeitskriterien für die Instandhaltung seiner 43 000 Nieder- und Mittelspannungsanlagen festgelegt:
  • L1 bedeutet eine Reparatur bei der nächsten jährlichen oder einer anderen langfris-tigen, regelmäßigen Inspektion
  • L2 erfordert eine Reparatur innerhalb von 6 Monaten
  • L3 macht eine dringende Reparatur innerhalb einer Arbeitswoche erforderlich.
Uwe Thomas, Messingenieur und verantwortlich für die thermografischen Inspektionen bei E.ON Bayern, betont jedoch, dass diese Kriterien eher Richtwerte als eindeutige Richtlinien sind und dass spezifische Bedingungen vor Ort, wie klimatische oder andere atmosphärische Einflüsse, die Kriterien modifizieren können. „Diese Kriterien sind nicht statisch, sie sind dynamische Werte mit Raum für Erweiterung, Neubewertung und, falls erforderlich, Änderung“.
Was können Thermo- grafen tun?
Nur wenn ein Thermograf oder ein Instandhalter die Anlage genau kennt, kann er die Dringlichkeit erforderlicher Reparaturen genau einschätzen. In der Tat sollte der Thermograf eine Anomalie im Hinblick auf ihre Auswirkungen für die gesamte Betriebs- oder Maschineneinheit interpretieren können. Ähnliche oder identische heiße Stellen zweier identischer Bauteile haben nicht zwingend dieselben Konsequenzen. Aber nur durch detaillierte Kenntnisse der untersuchten Objekte kann der Thermograf eine Entscheidung über die Dringlichkeit treffen. Qualifizierte Thermografen wissen, dass identische oder unterschiedliche Komponenten mit gleichen oder verschiedenen Funktionen voneinander abweichende Temperaturgrenzwerte aufweisen können, und sie setzen ihr Wissen und ihre Erfahrung ein, um unter Einhaltung der Rahmenbedingungen bzw. kundenseitiger Richtlinien sinnvolle Lösungen auszuarbeiten.
Darüber hinaus sollte darauf hingewiesen werden, dass Dringlichkeitskriterien nicht nur als Struktur für die Klassifizierung von Fehlern große Bedeutung haben, sondern auch als formales Kommunikationswerkzeug zwischen dem Thermografen und seinem Kunden dienen, der oft ebenfalls Experte und Entscheider über Maßnahmen und Aktionen ist. Dringlichkeitskriterien sind deshalb Richtlinien. Sie sind sinnvolle Gradmesser, aber oft auch unzulänglich, da sie für jeden Industriezweig, jedes Unternehmen, jeden Standort variieren können. Die Anwendung dieser Dringlichkeitskriterien sollte ein sich ständig weiterentwickelnder dynamischer Prozess sein, der neu gewonnene Erfahrungen berücksichtigt. Eine hohe Prozesssicherheit hängt deshalb nicht nur von der Qualität der eingesetzten Prüfgeräte ab, sondern auch von den Kenntnissen und Erfahrungen der mit der Thermografie beauftragten Personen.

PRAXIS PLUS
Die mobilen Infrarotkameras der Flir-T-Serie (T200, T250, T360 und T400) zeichnen sich durch Ergonomie, Gewicht und Benutzerfreundlichkeit aus. Die Flir-Ingenieure haben Anregungen der Anwender im Hinblick auf Komfort und Deutlichkeit in eine Reihe umfassender und innovativer Leistungsmerkmale einfließen lassen. Mit ihrer Infrarotauflösung von bis zu 320 x 240 Pixeln, Touch-Screen-Display mit Stift, einer integrierten Digitalkamera, umfassenden Messfunktionen und ihrer neigbaren Objektiveinheit wurde die T-Serie speziell für Anwendungen in industriellen Umgebungen entwickelt. Möglichkeiten zum Aufrüsten lassen die Kamera mit den Anforderungen wachsen.

eA-INFO-TIPP
Das Infrared Training Center bietet umfangreiche Fortbildungen zur Thermografie an ist auch als Zertifizierer in allen Belangen der Thermografie aktiv. Zu den Tätigkeitsfeldern gehört auch der Einsatz von Thermografie-kameras im industriellen Umfeld:
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