DE102022128582A1

DE102022128582A1 - Verfahren zum Verbessern eines Zeitpunktes einer geplanten Wartung und Verfahren zum Optimieren einer Wartung

Info

Publication number: DE102022128582A1
Application number: DE102022128582.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ungerer
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2024-05-02
Also published as: US20240142964A1; CN117951821A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verbessern eines Zeitpunktes einer geplanten Wartung eines Verschleißteils (16) in einem Gerät (12), insbesondere in einem elektropneumatischen oder elektromotorischen Prozessventil angegeben. In einem Verfahrensschritt wird mindestens ein Systemwert des Gerätes (12), der mit dem Verschleiß des Verschleißteils (16) in Zusammenhang steht, während des Betriebs des Gerätes (12) erfasst. Wenn der Systemwert einen definierten Wartungswert erreicht, wird das Verschleißteil (16) ausgetauscht. Das ausgetauschte Verschleißteil (16) wird hinsichtlich seines Verschleißes bewertet und in eine von drei Kategorien eingeteilt, wobei eine erste Kategorie einen zu frühen Austausch des Verschleißteils (16), eine zweite Kategorie einen rechtzeitigen Austausch des Verschleißteils (16) und eine dritte Kategorie einen zu späten Austausch des Verschleißteils (16) bedeutet. Basierend auf der Kategorisierung des Verschleißteils (16) wird der Wartungswert neu bestimmt, wobei der neu bestimmte Wartungswert eine Empfehlung für den nächsten Wartungszeitpunkt darstellt. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Optimieren einer Wartung eines Gerätes (12) oder einer Prozessanlage (10) mit mehreren Geräten (12) angegeben. Zudem wird ein Gerät (12) mit einem Verschleißteil (16) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern eines Zeitpunktes einer geplanten Wartung eines Verschleißteils in einem Gerät, insbesondere in einem elektropneumatischen oder elektromotorischen Prozessventil, und ein Verfahren zum Optimieren einer Wartung eines Gerätes oder einer Prozessanlage mit mehreren Geräten, insbesondere Prozessventilen, bei der mindestens zwei Verschleißteile getauscht werden.
Prozessventile enthalten Verschleißteile, die in regelmäßigen Zeitabständen ausgetauscht werden müssen, um eine zuverlässige Funktion des Ventils zu gewährleisten. Derartige Verschleißteile sind beispielweise eine Dichtmembran, eine Stopfbuchse oder eine Ventilsitzgarnitur. Auch andere Geräte wie beispielsweise Durchflusssensoren enthalten Verschleißteile, zum Beispiel ein Flügelrad.
Da diese Ventilteile im regulären Betrieb eines Prozessventils nicht sichtbar sind, werden Wartungsintervalle festgelegt, wobei am Ende eines Wartungsintervalls das jeweilige Verschleißteil ausgetauscht wird.
Eine Herausforderung hierbei ist, die Wartungsintervalle genau so festzulegen, dass das jeweilige Verschleißteil nicht zu früh oder zu spät ausgetauscht wird, insbesondere da der Verschleiß von verschiedensten Prozessparametern wie der Medientemperatur, dem verwendeten Medium, den Druckverhältnissen im Ventil etc. abhängt. Ein zu früher Austausch führt zu erhöhten Kosten, weil das Verschleißteil öfter ersetzt wird als notwendig und auch weil eine das Verschleißteil enthaltende Anlage häufiger in einem Wartungsbetrieb ist, was erhöhte Stillstandszeiten mit sich bringt. Ein zu später Austausch kann hingegen dazu führen, dass das Verschleißteil beim Austausch bereits defekt ist, was sich negativ auf einen Prozess auswirken kann.
Wenn mehrere Verschleißteile in einem Prozessventil bzw. in einer Prozessanlage vorhanden sind, ist es außerdem herausfordernd, die Wartungsintervalle so zu planen, dass möglichst verschiedene Verschleißteile in einer Wartung getauscht werden können, ohne dass einzelne Verschleißteile übermäßig früh oder übermäßig spät ausgetauscht werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zeitpunkt einer geplanten Wartung zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Verbessern eines Zeitpunktes einer geplanten Wartung eines Verschleißteils in einem Gerät, insbesondere in einem elektropneumatischen oder elektromotorischen Prozessventil. In einem Verfahrensschritt wird mindestens ein Systemwert des Gerätes, der mit dem Verschleiß des Verschleißteils in Zusammenhang steht, während des Betriebs des Gerätes erfasst. Wenn der Systemwert einen definierten Wartungswert erreicht, wird das Verschleißteil ausgetauscht. Das ausgetauschte Verschleißteil wird hinsichtlich seines Verschleißes bewertet und in eine von drei Kategorien eingeteilt, wobei eine erste Kategorie einen zu frühen Austausch des Verschleißteils, eine zweite Kategorie einen rechtzeitigen Austausch des Verschleißteils und eine dritte Kategorie einen zu späten Austausch des Verschleißteils bedeutet. Basierend auf der Kategorisierung des Verschleißteils wird der Wartungswert neu bestimmt, wobei der neu bestimmte Wartungswert eine Empfehlung für den nächsten Wartungszeitpunkt darstellt.
Eine nachfolgende Wartung wird insbesondere vorgenommen, wenn der neu bestimmte Wartungswert erreicht ist.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass sich die Dauer des Wartungsintervalls im Laufe der Zeit immer näher einem Optimum annähert. Damit ist gemeint, dass die Wartung möglichst genau dann stattfindet, dass das ausgetauschte Verschleißteil weder zu früh noch zu spät getauscht wird, d.h. dass das ausgetauschte Verschleißteil in die zweite Kategorie eingeordnet wird.
Der Systemwert ist beispielsweise ein Totalisator, das bedeutet, dass ein Wert stetig zunimmt, wie zum Beispiel ein zurückgelegter Weg eines Antriebs oder eine Anzahl von Betriebsstunden.
Der erste Wartungswert bei der Inbetriebnahme wird beispielsweise von einem Benutzer festgelegt, insbesondere basierend auf Erfahrungswerten.
Die Bewertung zur Kategorisierung des Verschleißteils wird beispielsweise durch einen Servicetechniker vorgenommen. Dabei bewertet der Servicetechniker das Verschleißteil basierend auf seiner Erfahrung oder durch Vergleich des Verschleißteils mit Vergleichsbildern.
Alternativ kann die Kategorisierung mittels einer optischen Erfassungseinheit erfolgen, die das ausgetauschte Verschleißteil optisch erfasst, die erfassten Bilddaten mit in einem Speicher hinterlegten Bilddaten vergleicht und basierend auf dem Vergleich das ausgetauschte Verschleißteil einer ersten, zweiten oder dritten Kategorie zuordnet.
Die Kategorisierung kann auch mittels künstlicher Intelligenz erfolgen.
Abgesehen von einem Prozessventil kann das Gerät auch ein Durchflusssensor oder ein Aktor sein.
Das Verschleißteil ist beispielsweise eine Dichtmembran, eine Stopfbuchse, eine Ventilsitzgarnitur, ein Flügelrad oder ein Superkondensator und der Systemwert kann eine Betriebszeit, eine Zyklusanzahl, eine Endlagenposition, ein zurückgelegter Weg eines Antriebselements und/oder eine Anzahl von Richtungswechseln eines Antriebselements sein oder es können auf unterschiedlichen Parameter basierende Systemwerte vorgesehen sein, auf denen jeweils eigene Wartungswerte basieren.
Dichtmembrane, Stopfbuchsen und Ventilsitzgarnituren sind Verschleißteile eines Prozessventils, insbesondere eines elektropneumatischen Prozessventils, die im Vergleich zu anderen Teilen des Prozessventils einem besonders hohen Verschleiß unterliegen und entsprechend häufig ausgetauscht werden müssen. Elektromotorische Prozessventile haben zusätzlich einen Superkondensator als Energiespeicher, der ebenfalls Verschleiß unterliegt. Ein Flügelrad ist beispielsweise ein medienberührtes Verschleißteil eines Durchflusssensors, das einem hohen Verschleiß unterliegt. Daher besteht bei Verbesserung der Wartungsintervalle bei diesen Teilen ein besonders hohes Kosteneinsparpotenzial.
Die genannten Systemwerte hängen direkt oder indirekt mit der Lebensdauer des jeweiligen Verschleißteils zusammen und ermöglichen daher einen Rückschluss auf den Zustand des Verschleißteils.
Indem auf unterschiedlichen Parameter basierende Systemwerte vorgesehen sind, auf denen jeweils eigene Wartungswerte basieren, lassen sich unterschiedliche, den Verschleiß beeinflussende Systemwerte separat betrachten.
Die Kategorisierung der ausgetauschten Verschleißteile kann unter Berücksichtigung eines verwendeten Mediums, einer im Gerät herrschenden Temperatur und/oder herrschenden Prozessbedingungen erfolgen. Das bedeutet, dass in unterschiedlichen Geräten bei genau gleichem Zustand des Verschleißteils in Abhängigkeit von den vorliegenden Betriebs- und Prozessbedingungen eine unterschiedliche Kategorisierung erfolgen kann. Auf diese Weise wird das Wartungsintervall auf den Einsatzbereich bzw. die Beanspruchung des Verschleißteils abgestimmt.
Eine Prozessbedingung ist beispielsweise eine Akzeptanz von geringer Leckage.
Gemäß einem Aspekt wird für jede Kategorie separat die Anzahl von erfolgten Wartungen gezählt, bei denen das Verschleißteil der jeweiligen Kategorie zugeordnet wird. Anhand der Anzahl der erfolgten Wartungen in der jeweiligen Kategorie können Rückschlüsse darüber getroffen werten, wie aussagekräftig ein durchschnittlicher, der entsprechenden Kategorie zugeordneter Systemwert ist.
Beispielsweise wird bei jeder Wartung der Systemwert, bei dem die Wartung erfolgt, erfasst und ebenfalls der dem Zustand des Verschleißteils entsprechenden Kategorie zugeordnet. Es werden also jeweils separat die Systemwerte gesammelt, bei denen eine Wartung zu früh bzw. zu spät oder genau zum richtigen Zeitpunkt erfolgt ist. Auf diese Weise lässt sich mit zunehmender Anzahl an Wartungen für jede Kategorie ein Bereich des Systemwerts bestimmen, innerhalb dessen das Verschleißteil in die jeweilige Kategorie fällt. Dadurch lässt sich ein Wartungsintervall besonders genau planen. Anhand der erfassten Bereiche des Systemwerts lässt sich insbesondere ablesen, ob eine Wartung noch ein Stück weit verzögert werden kann.
Die Bereiche können teilweise überlappen.
Zum Beispiel wird für jede Kategorie eine Gaußkurve der Systemwerte erzeugt. In diesem Fall werden bei jeder Wartung alle Systemwerte separat gespeichert. Diese Ausführungsform bietet sich daher bei Anwendungen des Verfahrens außerhalb des Geräts an, beispielsweise in einer Cloud, wodurch ausreichend Speicherplatz zum Abspeichern der erfassten Daten vorhanden ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Darstellung mittels Gaußkurven besonders aussagekräftig ist und Überlappungen angezeigt werden können. Somit lässt sich ein optimaler Wartungszeitpunkt besonders präzise bestimmen.
Ein optimaler Wartungszeitpunkt liegt insbesondere in einem Bereich um das Maximum der Gaußkurve derjenigen Systemwerte, die der zweiten Kategorie zugeordnet wurden.
Bei der Berücksichtigung mehrerer Systemwerte erfolgt vorzugsweise für jeden Systemwert eine separate Kategorisierung. Somit können unterschiedliche, den Verschleiß beeinflussende Systemwerte separat betrachtet werden.
Gemäß einem Aspekt wird zumindest für die zweite Kategorie aus den Systemwerten, die der zweiten Kategorie zugeordnet werden, ein Mittelwert gebildet, der für das nächste Wartungsintervall als Wartungswert dient. Der Wartungswert wird also nach jeder Wartung basierend auf allen bisher in einer Kategorie erfassten Systemwerten neu bestimmt. Dieser Schritt erfolgt insbesondere dann, wenn ein Verschleißteil der zweiten Kategorie zugeordnet wurde. Wenn das Verschleißteil der ersten oder dritten Kategorie zugeordnet wurde, bleibt der Mittelwert der Systemwerte der zweiten Kategorie gleich.
In gleicher Weise kann zusätzlich auch für die erste und die dritte Kategorie, also für jede Kategorie, aus den Systemwerten, die der jeweiligen Kategorie zugeordnet werden, ein eigener Mittelwert aus den Systemwerten gebildet werden. Anhand der weiteren Mittelwerte für die erste und dritte Kategorie lässt sich ablesen, wann die Wartung zu früh oder zu spät ist. Diese Kenntnisse sind vor allem dann nützlich, wenn eine Wartung ein Stück weit vorgezogen oder verzögert werden soll, um beispielsweise mehrere Verschleißteile miteinander bei einer Wartung auszutauschen.
Darüber hinaus können die Mittelwerte der ersten und dritten Kategorie in die Bestimmung eines neuen Wartungswertes einfließen, insbesondere dann, wenn das Verschleißteil bei einer Wartung in die erste oder dritte Kategorie eingeordnet wurde.
Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Optimieren einer Wartung eines Gerätes, insbesondere eines Prozessventils, oder einer Prozessanlage mit mehreren Geräten, bei der mindestens zwei Verschleißteile getauscht werden, wobei für die mindestens zwei Verschleißteile des Gerätes bzw. der Prozessanlage ein Zeitpunkt einer geplanten Wartung gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren verbessert wird, und wobei, wenn sich für die beiden Verschleißteile basierend auf den jeweiligen Wartungswerten ein unterschiedlicher empfohlener Wartungszeitpunkt ergibt, für mindestens eines der Verschleißteile eine Abweichung von dem empfohlenen Wartungswert erfolgt. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der Wartungen reduzieren, was ebenfalls zu Kostenersparnissen und verringerten Stillstandszeiten des Prozessventils bzw. der Prozessanlage führt.
Vorzugsweise ist jedoch ein Überschreiten des mittleren Systemwertes der dritten Kategorie nicht zulässig. Auf diese Weise wird verhindert, dass eines der Verschleißteile bereits vor der Wartung einen Verschleißzustand erreicht, der einen Betrieb des Prozessventils bzw. der Prozessanlage negativ beeinflusst.
Die Aufgabe wird des weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Gerät, insbesondere ein Prozessventil, mit mindestens einem Verschleißteil und mit mindestens einer Analyseeinheit, die eingerichtet ist, Systemwerte des Gerätes auszuwerten und anhand der erfassten Systemwerte einen Wartungszeitpunkt gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zu bestimmen, zu dem das Verschleißteil ausgetauscht werden soll.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 schematisch eine Prozessanlage mit mehreren Prozessventilen,
- 2 schematisch ein Prozessventil,
- 3 eine Gaußverteilung eines erfassten Systemwertes für verschiedene Kategorien,
- 4 ein Diagramm zur Auswertung der Wartungswerte von ausgetauschten Membranen,
- 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Bestimmung eines Wartungswertes,
- 6 ein Auswahlmenü einer Benutzeroberfläche, und
- 7 einen Wartungsassistenten.

1 veranschaulicht schematisch eine Prozessanlage 10 mit mehreren Geräten 12, die im Ausführungsbeispiel Prozessventile darstellen.
Mehrere Geräte 12 sind jeweils optional zu einer Gerätegruppe 14, insbesondere zu einer Ventilgruppe, zusammengefasst.
Jedes Gerät 12 hat, wie in 2 schematisch veranschaulicht ist, mindestens ein Verschleißteil 16, welches beispielsweise eine Dichtmembran, eine Stopfbuchse, eine Ventilsitzgarnitur, ein Superkondensator oder ein Flügelrad ist. Insbesondere ist das Verschleißteil 16 eine Komponente, die medienberührt und/oder starker Bewegung ausgesetzt ist.
Des Weiteren hat jedes Gerät 12 eine Erfassungseinrichtung 18 zum Erfassen mindestens eines Systemwertes während des Betriebs des Gerätes 12.
Bei den erfassten Systemwerten kann es sich um eine Betriebszeit, eine Zyklusanzahl, eine Endlagenposition, einen zurückgelegten Weg eines Antriebselements 20 des Gerätes 12 und/oder eine Anzahl von Richtungswechseln eines Antriebselements 20 handeln.
Die in 2 veranschaulichte Erfassungseinrichtung 18 umfasst beispielhaft ein Wegmesssystem 22, einen Betriebsstundenzähler 24 und einen Positionssensor 26. Die Erfassungseinrichtung 18 kann jedoch noch weitere Komponenten umfassen, um bei Bedarf zusätzliche Systemwerte zu erfassen.
Jedes Gerät 12 umfasst zudem eine Analyseeinheit 28, welche eingerichtet ist, die erfassten Systemwerte auszuwerten.
Anhand der erfassten Systemwerte kann die Analyseeinheit 28 insbesondere einen Wartungszeitpunkt bestimmen, zu dem das Verschleißteil 16 ausgetauscht werden soll, wie nachfolgend noch im Detail erläutert wird.
Die Analyseeinheit 28 kann Bestandteil einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 30 sein oder mit einer derartigen Schnittstelle 30 signaltechnisch verbunden sein.
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 30 hat beispielsweise eine Anzeigeeinheit 32, die eingerichtet ist, einem Benutzer einen Wartungszeitpunkt eines Verschleißteils 16 anzuzeigen, und eine Eingabeeinheit 34, über die ein Benutzer Informationen eingeben kann, zum Beispiel über einen Zustand eines ausgetauschten Verschleißteils 16.
Beispielsweise umfasst die Mensch-Maschine-Schnittstelle 30 einen Touchscreen, der gleichzeitig die Anzeigeeinheit 32 und die Eingabeeinheit 34 bildet.
Wenn in einer Prozessanlage 10 mehrere Geräte 12 zu einer Gerätegruppe 14 zusammengefasst sind, kann alternativ oder zusätzlich eine übergeordnete Mensch-Maschine-Schnittstelle 30 für jede Gerätegruppe 14 vorhanden sein.
Des Weiteren kann eine zusätzliche, übergeordnete Mensch-Maschine-Schnittstelle 30 an der Prozessanlage 10 vorhanden sein.
Optional kann ein Speicher vorhanden sein, in dem die erfassten Systemwerte und Wartungszeitpunkte gespeichert werden. Die im Speicher hinterlegten Werte können beispielsweise im Rahmen von Langzeituntersuchungen ausgelesen werden.
An der jeweiligen Anzeigeeinheit 32 wird angezeigt, wenn ein Systemwert des Gerätes 12, der mit dem Verschleiß des Verschleißteils 16 in Zusammenhang steht, einen definierten Wartungswert erreicht. Insbesondere erfolgt in diesem Fall eine Aufforderung an einen Benutzer, das Verschleißteil 16 auszutauschen.
Ein erster Wartungswert wird beispielsweise initial bei der Inbetriebnahme des Gerätes 12 bzw. der Prozessanlage 10 von einem Benutzer festgelegt. Es ist auch denkbar, dass ein Anbieter der Prozessanlage einen initialen Wartungswert vorschlägt, der auf Anlagentests beruht.
Dieser Wartungswert soll jedoch erfindungsgemäß im Laufe der gesamten Betriebszeit des Gerätes 12 bzw. der Prozessanlage 10 angepasst werden, um eine Dauer eines geplanten Wartungsintervalls eines Verschleißteils 16 zu verbessern, sodass sich die Dauer des Wartungsintervalls sich im Laufe der Zeit immer näher einem Optimum annähert und der Austausch des Verschleißteils 16 zu einem optimalen Zeitpunkt erfolgt.
Um dies zu erreichen, wird mindestens ein Systemwert des Gerätes 12, der mit dem Verschleiß des Verschleißteils 16 in Zusammenhang steht, insbesondere mindestens einer der vorgenannten Systemwerte, während des Betriebs des Gerätes 12 erfasst.
Der erfasste Systemwert wird von der Analyseeinheit 28 überwacht und ausgewertet.
Wenn der Systemwert einen definierten Wartungswert erreicht, wird das Verschleißteil 16 ausgetauscht.
Beispielsweise wird über die Anzeigeeinheit 32 eine Meldung ausgegeben, dass der definierte Wartungswert erreicht ist und ein Austausch des Verschleißteils 16 erforderlich ist.
Das ausgetauschte Verschleißteil 16 wird hinsichtlich seines Verschleißes bewertet und in eine von drei Kategorien eingeteilt, wobei eine erste Kategorie einen zu frühen Austausch des Verschleißteils, eine zweite Kategorie einen rechtzeitigen Austausch des Verschleißteils und eine dritte Kategorie einen zu späten Austausch des Verschleißteils bedeutet.
Basierend auf der Kategorisierung des Verschleißteils 16 wird der Wartungswert neu bestimmt, wobei der neu bestimmte Wartungswert eine Empfehlung für den nächsten Wartungszeitpunkt darstellt.
Die Bestimmung des Wartungswertes erfolgt beispielsweise durch die Analyseeinheit 28. Zu diesem Zweck kann in der Analyseeinheit 28 ein entsprechender Algorithmus hinterlegt sein.
Die Kategorie des ausgetauschten Verschleißteils 16 wird nach einer Wartung insbesondere an der Mensch-Maschine-Schnittstelle 30 eingegeben, sodass die entsprechenden Informationen über die Kategorisierung an die Analyseeinheit 28 weitergeleitet werden können.
Die vorgenannten Schritte werden bei jedem erneuten Austausch des Verschleißteils 16 wiederholt, das heißt, nach jeder Wartung erfolgt eine entsprechende Kategorisierung des ausgetauschten Verschleißteils 16 und der Wartungswert wird neu bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform werden mehrere unterschiedliche Systemwerte erfasst und basierend auf den Systemwerten wird ein gemeinsamer Wartungswert gebildet.
Alternativ sind auf unterschiedlichen Parametern basierende Systemwerte vorgesehen, auf denen jeweils eigene Wartungswerte basieren.
Die Kategorisierung der ausgetauschten Verschleißteile 16 kann unter Berücksichtigung eines verwendeten Mediums, einer im Prozessventil herrschenden Temperatur und/oder von herrschenden Prozessbedingungen erfolgen. Zu diesem Zweck kann das Gerät 12 einen Temperatursensor, einen pH-Sensor und/oder einen Drucksensor umfassen, die in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.
Das verwendete Medium, eine im Prozessventil herrschende Temperatur und weitere Prozess- und/oder Betriebsbedingungen können zudem bei Verwendung eines Gerätes 12 in einer anderen Anlage mit denselben oder ähnlichen Betriebsbedingungen berücksichtigt werden, indem bei Übereinstimmung der Betriebsbedingungen die Wartungswerte wiederverwendet werden.
Neben der Kategorisierung des Verschleißteils 16 wird bei jeder Wartung der Systemwert, bei dem die Wartung erfolgt, erfasst und ebenfalls der dem Zustand des Verschleißteils 16 entsprechenden Kategorie zugeordnet.
Trägt man die Anzahl der Wartungen für jede Kategorie über den erfassten Systemwerten auf, wie es in 3 veranschaulicht ist, ergibt sich für jede Kategorie eine Gaußkurve. In 3 sind die Gaußkurven entsprechend ihrer Kategorie nummeriert.
Anhand der Gaußkurve 2 lässt sich ein Bereich ablesen, in dem eine Wartung optimal erfolgen sollte.
Anhand der Gaußkurven 1 und 3 lässt sich jeweils ein Bereich ablesen, in dem ein Austausch des Verschleißteils 16 mit hoher Wahrscheinlichkeit zu früh bzw. zu spät erfolgt.
Die Verwendung von Gaußkurven ermöglicht eine besonders genaue Bestimmung des optimalen Wartungszeitpunktes.
Eine im Vergleich zu 3 vereinfachte, alternative Ausführungsform zur Auswertung der Systemwerte und Kategorisierung der ausgetauschten Verschleißteile 16 ist in 4 anhand eines Balkendiagramms veranschaulicht.
In der in 4 veranschaulichten Ausführungsform des Verfahrens wird für jede Kategorie separat die Anzahl von erfolgten Wartungen gezählt, bei denen das Verschleißteil 16 der jeweiligen Kategorie zugeordnet wird. Insbesondere ist in 4 die Anzahl der erfolgten Wartungen in jeder Kategorie 1, 2, 3 aufgetragen, wobei die Kategorisierung den Abnutzungsgrad des Verschleißteils 16 wiedergibt.
Ein optimaler Wartungszeitpunkt liegt insbesondere in einem Bereich zwischen Kategorie 1 und Kategorie 3, genauer gesagt im Bereich angrenzend an den Balken der Kategorie 2.
Die Position des Balkens der Kategorie 2 stellt insbesondere einen aktuellen Wartungswert dar. Wenn sich der Wartungswert ändert, verschiebt sich folglich der Balken entlang der Achse des Diagramms nach links oder rechts.
Zum Bestimmen eines neuen Wartungswertes wird beispielsweise nach einem Austausch des Verschleißteils 16 für die zweite Kategorie aus den Systemwerten, die der zweiten Kategorie zugeordnet werden, ein Mittelwert gebildet, der für das nächste Wartungsintervall als Wartungswert dient. Genauer gesagt wird ein neuer Wartungswert immer dann auf diese Weise berechnet, wenn die zuvor ausgetauschte Membran in die Kategorie 2 eingeordnet wurde.
Beispielsweise wird der Wartungswert gemäß folgender Formel berechnet: $\begin{array}{l} {Wartungswert}_{t + 1} = ({(Anzahl Wartungen)}_{t - 1} * {(Mittelwert Wartungswert)}_{t - 1} + \\ {Wartungsert}_{t}) * 1 / {(Anzahl Wartungen)}_{t - 1} + 1 Wartung \end{array}$
t steht dabei für ein aktuelles bzw. zuletzt erfolgtes Wartungsintervall, t-1 für ein vorheriges Wartungsintervall und t+1 für ein zukünftiges Wartungsintervall. Die Formel stellt eine abgewandelte Variante zur Berechnung des Mittelwerts der in der zweiten Kategorie erfassten Systemwerte dar, wobei der Vorteil erreicht wird, dass die einzelnen Systemwerte nicht dauerhaft gespeichert werden müssen, sondern lediglich ein Mittelwert des Wartungswertes und die Anzahl der Wartungen. Dies sorgt für eine Reduzierung der erforderlichen Speicherkapazität des Gerätes 12.
Auf die gleiche Weise wird für die erste und die dritte Kategorie aus den Systemwerten, die der jeweiligen Kategorie zugeordnet werden, ein eigener Mittelwert aus den Systemwerten gebildet.
Indem die Systemwerte auch für die erste und die dritte Kategorie erfasst werden, lässt sich ein Zustand eines Verschleißteils 16 noch besser abschätzen.
Beispielsweise erfolgt bereits ein Signal an den Benutzer, wenn der Systemwert der Kategorie 1 erreicht ist, um ihn darauf hinzuweisen, dass ein baldiger Austausch des Verschleißteils 16 erforderlich ist.
Sollte ein Benutzer die Wartung zum Wartungszeitpunkt versäumt haben, kann ein weiteres Signal erfolgen, wenn der Systemwert der Kategorie 3 erreicht ist, um den Benutzer darauf hinzuweisen, dass eine Wartung dringend erforderlich ist.
Wenn ein ausgetauschtes Verschleißteil 16 in die Kategorie 1 oder 3 eingeordnet wird, erfolgt die Berechnung des neuen Wartungswertes auf alternative Weise. Insbesondere ändert sich der Mittelwert des Systemwertes der Kategorie 2 nicht, wenn das ausgetauschte Verschleißteil 16 in Kategorie 1 oder 3 eingeordnet wird, sodass durch eine Neuberechnung des Mittelwerts der Kategorie 2 in diesem Fall keine Verbesserung des Wartungsintervalls erreicht werden kann.
Die Vorgehensweise zur Bestimmung eines neuen Wartungswertes für das nächste Wartungsintervall in dem Fall, dass das Verschleißteil 16 in Kategorie 1 oder 3 eingeordnet wurde, ist in 5 veranschaulicht.
Wenn das ausgetauschte Verschleißteil 16 in die Kategorie 1 eingeordnet wird, dann wird der Wartungswert für das nächste Wartungsintervall bestimmt, indem der Mittelwert aus dem Durchschnitt der Systemwerte der Kategorie 2 und dem Durchschnitt der Systemwerte der Kategorie 1 gebildet wird. Auf die 5 bezogen liegt der neue Wartungswert also in der Mitte zwischen dem Balken der Kategorie 1 und dem Balken der Kategorie 2.
Wenn das ausgetauschte Verschleißteil 16 in die Kategorie 3 eingeordnet wird, wird der Wartungswert für das nächste Wartungsintervall auf die gleiche Weise bestimmt, indem der Mittelwert aus dem Durchschnitt der Systemwerte der Kategorie 2 und dem Durchschnitt der Systemwerte der Kategorie 3 gebildet wird.
Es ist auch möglich, dass eine Streuung des optimalen Wartungszeitpunktes berücksichtigt wird, das heißt, es wird ein Bereich bestimmt, in dem der optimale Wartungswert mit hoher Wahrscheinlichkeit liegt.
Eine untere Grenze des Wartungszeitpunktes wird in diesem Fall wie folgt berechnet: $\begin{array}{l} (Systemwert Kategorie 1 + (Systemwert Kategorie 2 - Systemwert \\ Kategorie 1)) / 2 \end{array}$
Eine obere Grenze des Wartungszeitpunktes wird wie folgt berechnet: $\begin{array}{l} (Systemwert Kategorie 2 + (Systemwert Kategorie 3 - Systemwert \\ Kategorie 2)) / 2 \end{array}$
Im Zweifel ist eine zu frühe Wartung einer zu späten Wartung vorzuziehen.
Es ist denkbar, dass mehrere unterschiedliche Systemwerte berücksichtigt werden, wobei für jeden Systemwert eine separate Kategorisierung erfolgt.
Ein Wartungsintervall lässt sich in diesem Fall basierend auf unterschiedlichen Systemwerten bestimmen.
In diesem Fall kann ein Benutzer festlegen, nach welcher Priorisierung die Systemwerte berücksichtigt werden.
Zum Beispiel kann festgelegt werden, dass eine Wartung immer möglichst früh erfolgt, also wenn einer der Systemwerte den Wartungswert erreicht. Dies ist insbesondere bei Prozessen sinnvoll, bei denen ein Verschleiß des Verschleißteils 16 sehr kritisch ist.
Bei weniger kritischen Prozessen kann festgelegt werden, dass eine Wartung erfolgt, wenn mindestens zwei Systemwerte, zum Beispiel die Hälfte aller überwachten Systemwerte, ihren Wartungswert erreicht haben.
Bei Prozessen, bei denen ein Verschleiß des Verschleißteils 16 relativ unkritisch ist, erfolgt eine Wartung beispielsweise dann, wenn alle überwachten Systemwerte ihren Wartungswert erreicht haben.
Wenn ein Gerät 12 mehrere Verschleißteile 16 hat oder bei einer Prozessanlage 10 mit mehreren Geräten 12 kann das Erfassen der Systemwerte und die entsprechende Kategorisierung auch dazu dienen, eine Wartung zu optimieren, bei der mindestens zwei Verschleißteile getauscht werden.
Bei Prozessanlagen 10 oder Geräten 12 mit mehreren Verschleißteilen ist es insbesondere nicht effizient, für jedes einzelne Verschleißteil 16 eine separate Wartung vorzunehmen, da dies auch mit Ausfallzeiten der Prozessanlage 10 bzw. des Gerätes 12 verbunden ist. Stattdessen ist es vorteilhaft, wenn mehrere Verschleißteile 16 bei einer einzigen Wartung getauscht werden.
Um die Wartung bei mehreren Verschleißteilen 16 entsprechend zu optimieren erfolgt, wenn sich für mindestens zwei Verschleißteile 16 basierend auf den jeweiligen Wartungswerten ein unterschiedlicher empfohlener Wartungszeitpunkt ergibt, für mindestens eines der Verschleißteile 16 eine Abweichung von dem empfohlenen Wartungswert.
Ein Überschreiten des mittleren Systemwertes der dritten Kategorie ist hierbei jedoch nicht zulässig, um eine Beeinträchtigung des Prozesses zu vermeiden.
Das vorhergehend beschriebene Verfahren findet insbesondere Anwendung in einem sogenannten Verschleißteilassistenten.
Eine Benutzeroberfläche eines derartigen Verschleißteilassistenten ist in 6 veranschaulicht. Genauer gesagt ist in 6 beispielhaft ein Auswahlmenü eines Verschleißteilassistenten für das Verschleißteil „Dichtmembran“ veranschaulicht.
Die Benutzeroberfläche wird beispielsweise auf der Anzeigeeinheit 32 dargestellt.
Durch Betätigen des Feldes F1 kann der Benutzer den Verschleißteilassistenten für das betreffende Verschleißteil 16 aktivieren oder deaktivieren.
In Feld F2 kann sich der Benutzer ein Wartungsintervall anzeigen lassen.
In den Feldern F3, F4, F5 kann ein Benutzer einstellen, welche Systemwerte erfasst werden sollen. Im veranschaulichten Beispiel hat der Benutzer die Optionen Betriebszeit, Zyklusanzahl und/oder ein zurückgelegter Weg eines Antriebselements 20 zur Auswahl. Es sind jedoch noch weitere Systemwerte möglich.
Im Feld F6 kann der Benutzer auf eine Datenbank zugreifen, in der die in der Vergangenheit erfassten Werte hinterlegt sind. Insbesondere sind in der Datenbank Werte hinterlegt, basierend auf denen ein Benutzer einen Wartungswert manuell eingeben kann.
Durch Betätigen der Felder F7, F8, F9 kann sich ein Benutzer die jeweiligen aktuellen Systemwerte anzeigen lassen. Insbesondere werden dort Totalisatoren angezeigt. Die Werte werden nach einem Austausch des Verschleißteils zurückgesetzt.
In den Feldern F10, F11, F12 kann ein Benutzer eigene Erfahrungswerte eingeben, beispielsweise einen initialen Wartungswert.
Unter dem Feld F13 öffnet sich ein weiteres Menü, in dem ein Benutzer definieren kann, ob die Wartungswerte aktualisiert werden sollen.
Im Feld F14 kann der Benutzer einen Zähler aufrufen, der angibt, wie oft ein ausgetauschtes Verschleißteil 16 bereits in die Kategorie 1 eingeordnet wurde.
In den Feldern F15, F16, F17 können die Durchschnittswerte der Systemwerte Betriebszeit, Zyklusanzahl und zurückgelegter Weg abgerufen werden, die entsprechend der Kategorie 1 zugeordnet wurden.
In den Feldern F18, F19, F20, F21 können die entsprechenden Werte für Kategorie 2 aufgerufen werden und in den Feldern F22, F23, F24, F25 die entsprechenden Werte für Kategorie 3.
In 7 ist ein Wartungsassistent veranschaulicht, der bei einer Wartung auf der Anzeigeeinheit 32 angezeigt werden kann.
Im Wartungsassistenten kann ein Benutzer ein zu tauschendes Verschleißteil 16 wählen, eine entsprechende Montageanleitung herunterladen, eine Kategorisierung anhand des Verschleißgrades vornehmen. Die eingegebene Kategorisierung kann anschließend zur Aktualisierung des Wartungswertes im Wartungsassistenten verarbeitet werden.

Claims

Verfahren zum Verbessern eines Zeitpunktes einer geplanten Wartung eines Verschleißteils (16) in einem Gerät (12), insbesondere in einem elektropneumatischen oder elektromotorischen Prozessventil, umfassend die folgenden Schritte: - mindestens ein Systemwert des Gerätes (12), der mit dem Verschleiß des Verschleißteils (16) in Zusammenhang steht, wird während des Betriebs des Gerätes (12) erfasst, - wenn der Systemwert einen definierten Wartungswert erreicht, wird das Verschleißteil (16) ausgetauscht, - das ausgetauschte Verschleißteil (16) wird hinsichtlich seines Verschleißes bewertet und in eine von drei Kategorien eingeteilt, wobei eine erste Kategorie einen zu frühen Austausch des Verschleißteils (16), eine zweite Kategorie einen rechtzeitigen Austausch des Verschleißteils (16) und eine dritte Kategorie einen zu späten Austausch des Verschleißteils (16) bedeutet, - basierend auf der Kategorisierung des Verschleißteils (16) wird der Wartungswert neu bestimmt, wobei der neu bestimmte Wartungswert eine Empfehlung für den nächsten Wartungszeitpunkt darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißteil (16) eine Dichtmembran, eine Stopfbuchse, eine Ventilsitzgarnitur, ein Flügelrad oder ein Superkondensator ist und der Systemwert eine Betriebszeit, eine Zyklusanzahl, eine Endlagenposition, ein zurückgelegter Weg eines Antriebselements (20) und/oder eine Anzahl von Richtungswechseln eines Antriebselements (20) ist oder dass auf unterschiedlichen Parameter basierende Systemwerte vorgesehen sind, auf denen jeweils eigene Wartungswerte basieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kategorisierung der ausgetauschten Verschleißteile (16) unter Berücksichtigung eines verwendeten Mediums, einer im Gerät (12) herrschenden Temperatur und/oder herrschenden Prozessbedingungen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kategorie separat die Anzahl von erfolgten Wartungen gezählt wird, bei denen das Verschleißteil (16) der jeweiligen Kategorie zugeordnet wird.
Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Wartung der Systemwert, bei dem die Wartung erfolgt, erfasst und ebenfalls der dem Zustand des Verschleißteils (16) entsprechenden Kategorie zugeordnet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berücksichtigung mehrerer Systemwerte für jeden Systemwert eine separate Kategorisierung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für die zweite Kategorie aus den Systemwerten, die der zweiten Kategorie zugeordnet werden, ein Mittelwert gebildet wird, der für das nächste Wartungsintervall als Wartungswert dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kategorie aus den Systemwerten, die der jeweiligen Kategorie zugeordnet werden, ein eigener Mittelwert aus den Systemwerten gebildet wird.
Verfahren zum Optimieren einer Wartung eines Gerätes (12), insbesondere eines Prozessventils oder einer Prozessanlage (10) mit mehreren Geräten (12), bei der mindestens zwei Verschleißteile (16) getauscht werden, wobei für die mindestens zwei Verschleißteile (16) des Gerätes (12) bzw. der Prozessanlage (10) ein Zeitpunkt einer geplanten Wartung gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche verbessert wird, und wobei, wenn sich für die beiden Verschleißteile (16) basierend auf den jeweiligen Wartungswerten ein unterschiedlicher empfohlener Wartungszeitpunkt ergibt, für mindestens eines der Verschleißteile (16) eine Abweichung von dem empfohlenen Wartungswert erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9 und zusätzlich nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überschreiten des mittleren Systemwertes der dritten Kategorie nicht zulässig ist.
Gerät (12), insbesondere ein Prozessventil, mit mindestens einem Verschleißteil (16) und mit mindestens einer Analyseeinheit (28), die eingerichtet ist, Systemwerte des Gerätes (12) auszuwerten und anhand der erfassten Systemwerte einen Wartungszeitpunkt gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zu bestimmen, zu dem das Verschleißteil (16) ausgetauscht werden soll.