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Herausforderung Dauerbetrieb
from B&I Die Industrie-Zeitung, Ausgabe 6/24 (November)
by B&I Die Industrie-Zeitung | Betriebstechnik und Instandhaltung
In den Terminals von Contargo in Mannheim und Ludwigshafen werden Container rund um die Uhr bewegt. Die Krane stehen dabei praktisch nie still und müssen kontinuierlich zuverlässig funktionieren. Bei bis zu 1.200 Containerbewegungen pro Tag und extremen Betriebsbedingungenstellt dies eine Herausforderung für Material, Wartung und Instandhaltung dar.
An den Trimodal-Terminals in Mannheim und Ludwigshafen sind die Krane nahezu ununterbrochen im Einsatz: Sechs Tage die Woche, 313 Tage im Jahr, bewältigen fünf Krane in Mannheim und drei Krane in Ludwigshafen immense Lasten.
Ein einzelner Container kann dabei bis zu 38 Tonnen wiegen, und täglich werden zwischen 1.000 und 1.200 Container – ob Gefahrgut, Lebensmittel oder technische Ausrüstung – umgeschlagen. Das Verladen eines Containers dauert maximal fünf Minuten, während der gesamte Vorgang inklusive Anmeldung und Dokumentation in maximal 30 Minuten abgeschlossen ist.
Ausfallen sollten die Krane hier nicht. Im schlimmsten Fall führt ein ungeplanter Ausfall eines Krans nämlich zu erheblichen Verzögerungen und Engpässen in der Logistikkette, da Container nicht rechtzeitig umgeschlagen oder transportiert werden können. Dies kann Staus in Häfen, Lagerhäusern und auf Transportrouten verursachen, wodurch die Effizienz der gesamten Logistik beeinträchtigt wird. Wenn dabei Container mit verderblichen Lebensmitteln betroffen sind, kann es sogar dazu kommen, dass diese entsorgt werden müssen.
Angesichts dieses Anspruchs sind die Herausforderungen für die Instandhalter hier besonders hoch. Der technische Leiter bei Contargo Mannheim, Monir El Khiari, beschreibt den Arbeitstag im Terminal Mannheim als unvorhersehbar. „Es gibt keinen idealtypischen Tag“, sagt er und veranschaulicht dies: „Mein Tag beginnt meist damit, Fremdfirmen mit ihren Arbeiten vertraut zu machen. Zeitweise haben wir davon fünf bis sechs auf dem Terminal, die unterschiedliche Tätigkeiten zur gleichen Zeit verrichten sollen. Hinzu kommen Prüfungen, Wartungen und Reparaturen.“
Um hier den Überblick zu behalten, ist ein kühler Kopf gefragt: „Unterhält man sich gerade über defekte Platinen an der Klimaanlage, spricht man im nächsten Moment über den Zusatzsollwert der Gleichlauf-Regelung im Kranfahrwerk.“
Die tägliche Herausforderung ist, nicht zu wissen, wann, welche Herausforderung auftritt und welches Ausmaß damit verbunden ist. „Das ist jedes Mal eine Überraschung. Liegt zum Beispiel eine Störung oder der Ausfall eines Krans oder Reachstacker vor, muss ich das Problem lokalisieren, einordnen, erste Maßnahmen zur Störungsbehebung ergreifen und gegebenenfalls nächste Schritte in die Wege leiten.“
Reachstacker, auch als Greifstapler bekannt, sind spezielle Flurförderfahrzeuge, die zum Stapeln und Umschlagen von Containern eingesetzt werden Sie können Container vom Boden aufheben oder zwischen Bahnwagen und Wechselbrücken transportieren Diese robusten Fahrzeuge haben eine Hublast von bis zu 50 Tonnen und ein Eigengewicht von etwa 100 Tonnen.
Hinzu kommt, dass es am Standort Mannheim nicht immer leicht ist, sich schnell einen Überblick zu verschaffen – und zwar im wahrsten Sinne des Wortes. Tritt beispielsweise ein Problem an einer schwer zugänglichen Stelle auf, muss der Techniker oftmals bis zu 30 Meter und über drei Stockwerke hinweg die Treppen hochsteigen, um den Fehlerort zu erreichen. Zwar ist die körperliche Anstrengung damit beendet, doch die technische Herausforderung wartet erst am Ziel.
Zudem setzen wechselnde Wetterbedingungen wie eisige Kälte, Regen oder starke Sonneneinstrahlung den Krananlagen zu. Es kommt vor, dass ein Lager an einer Andruckrolle ausfällt oder ein Frequenzumrichter Störungen verursacht. Auch Kommunikationsprobleme der Steuergeräte beim Reachstacker sind keine Seltenheit. Diese kleineren Störungen lassen sich meist zügig beheben, auch wenn es bei älteren Modellen mitunter schwierig ist, Ersatzteile zu beschaffen.
Größere Bedenken hat der technische Leiter jedoch bei den Maschinenkomponenten, die extrem dynamischen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise die zwei Meter lange und ein Meter hohe Getriebeeinheit.
„Bisher haben wir keine kostengünstige, kabellose Überwachungslösung gefunden, die den Anforderungen gerecht wird. Wir wissen, dass die regelmäßigen visuellen Inspektionen nur bedingt den Maschinenzustand wiedergeben können. Somit ist es eine echte Herausforderung, die tatsächliche Nutzungsdauer der Krananlagen von mehr als 20 Jahren voll auszuschöpfen.“
El Khiari und sein Team standen also vor der Herausforderung, eine kosteneffiziente und verlässliche Lösung zur Überwachung der hoch dynamischen Maschinenkomponenten zu finden. Um diese Problematik zu lösen und auch schwer zu überwachende Maschinen unter Kontrolle zu haben, wandte sich El Khiari an den Schaeffler-Vertriebspartner Faber Industrietechnik.
Hochdynamische Betriebsbedingungen
Da die Krane unter extrem dynamischen Bedingungen, die mitunter nur wenige Sekunden pro Zyklus für eine genaue Messung bieten, arbeiten, war also eine Überwachungslösung gefordert, die schnell und präzise agiert.
Für diese spezielle Anwendung hat Schaeffler die kabellose Optime Condition Monitoring (CM) Lösung entwickelt, in diesem Fall ausgestattet mit der Zusatzfunktion „High Dynamic Mode“ (HDM). Diese ermöglicht es, Messungen auch unter solchen Bedingungen vorzunehmen, bei denen das Zeitfenster für eine Messung extrem kurz ist, wie hier unter 10 Sekunden.
Die Lösung von Schaeffler, die hier in Zusammenarbeit mit dem Servicepartner Faber Industrietechnik eingeführt wurde, ist eine kabellose Überwachungslösung, die Sensoren nutzt, um den Zustand der Maschinen zu erfassen. Mit der High Dynamic Mode-Funktion können auch Maschinen überwacht werden, die nur gelegentlich betrieben werden und dann jeweils 5 bis 30 Sekunden lang aktiv sind. Sie eignet sich damit gut für Motoren und Getriebe in Krananlagen.
Die einfache Installation und Inbetriebnahme der Optime-5-Sensoren war ein wesentlicher Vorteil. Nach der Installation der Gateways und Sensoren konnten diese mithilfe der Optime App durch einfaches Scannen aktiviert werden. Außerdem sind im Sensor spezielle Algorithmen integriert, die sicherstellen, dass das Aktivieren des Sensors zum optimalen Zeitpunkt erfolgt. Erst wenn eine bestimmte „Weckgrenze“ überschritten wird, schaltet sich der Sensor ein.
Diese Weckgrenze garantiert, dass die Maschine tatsächlich in Betrieb ist. Die Messung wird dann automatisch ausgelöst. Auf diese Weise kann auch eine komplexe Maschine, wie beispielsweise ein Containerkran, effizient überwacht werden.
Die Sensoren bildeten hierfür automatisch ein Mesh-Netzwerk, das die gesammelten Daten über LTE an die Optime-Plattform zur Analyse sendet. Der große Vorteil dieser Lösung ist, dass sie weitgehendautonom arbeitet und so den Betrieb nicht beeinträchtigt.
Beginnender Lagerschaden erkannt
Welche enormen Vorteile für den Betriebsablauf die Überwachung von Kranen unter extremen Bedingungen bringt, zeigt ein Beispiel aus der Praxis bei Contargo. Nach sieben Monaten im Einsatz am Hubwerk des Krans gab das Optime Condition Monitoring (CM) System eine Warnmeldung für einen der Motoren aus.
Das Hubwerk ist dafür zuständig, Lasten zu heben, zu senken und horizontal zu bewegen.
Sobald die Warnmeldung auftrat, wurden sowohl die Instandhalter als auch Faber informiert, da beide über die App Zugriff auf die Sensordaten hatten. Nach einer eingehenden Untersuchung und Datenanalyse wurde der Warnhinweis auf einen Lagerschaden zurückgeführt. Nach der Reparatur konnte der Motor ohne weitere Beeinträchtigungen wieder in Betrieb genommen werden.
Dieser Schaden hätte ohne die Überwachungslösung zu einem Ausfall des Motors und damit zu einem ungeplanten Stillstand sowie zu hohen Folgekosten führen können. Die rechtzeitige Diagnose ermöglichte es aber dem Team, den Schaden schnell zu beheben und den Motor ohne größere Unterbrechungen weiterzubetreiben.
