Flender Gearlog von Siemens Das digitale Getriebe

Die digitale Abbildung der Belastungsdaten von Getrieben wie Drehzahl, Drehmoment, Temperatur ermöglichen Rückschlüsse auf Betriebssicherheit, Verfügbarkeit und Produktivität.
Die digitale Abbildung der Belastungsdaten von Getrieben wie Drehzahl, Drehmoment, Temperatur ermöglichen Rückschlüsse auf Betriebssicherheit, Verfügbarkeit und Produktivität.

Siemens misst die Betriebsdaten von Getrieben, um sie künftig exakt passend für Anwendung zu dimensionieren. Das senkt Investitionskosten und hilft, den Anlagenbetrieb zu optimieren.

Siemens hat eine digitale Messtechnik für Getriebe entwickelt, die dessen Belastung im Betrieb aufzeichnet. Anhand der Daten lässt sich ein neues Getriebe für die gleiche Anwendung optimiert auslegen. Das bedeutet: Eine zu große Dimensionierung lässt sich vermeiden, ohne das Risiko einzugehen, dass zu klein gewählte Einheiten wegen Überlastung ausfallen. So sinken die Anschaffungskosten. Außerdem liefern die Daten Hinweise für einen optimalen Betrieb der Anlagen. Flender Gearlog – so der Name der Messtechnik – umfasst verschiedene Sensoren sowie einen eigens entwickelten Rechner samt Software für die Datenauswertung.

Siemens baut Getriebe für Industrieanwendungen, von Förderbändern über Kräne oder Schiffe bis hin zu riesigen Gesteinsmühlen. Dem Design eines Getriebes liegt das jeweilige Lastkollektiv zugrunde – eine Beschreibung aller Lastzustände und deren Zeitanteil, die das Getriebe während des Betriebs erfahren wird. Früher liefen Antriebe mit relativ konstanten Drehzahlen. Das Lastkollektiv ergab sich aus punktuellen Messungen, gepaart mit dem Erfahrungswissen der Ingenieure. Heute werden jedoch vermehrt Frequenzumrichter verwendet, mit denen industrielle Prozesse drehzahlvariabel betrieben werden können. Dadurch wird die Rotationsgeschwindigkeit an die aktuelle Betriebssituation angepasst. Ein Betrieb ist nun in Form eines Kennfeldes möglich und bedarf einer umfangreicheren Vermessung. Beispielsweise laufen Förderbänder, um Energie zu sparen, je nach Bedarf schnell oder langsam. Dadurch wird es komplizierter, das Lastkollektiv zu ermitteln. Um aber kostenintensive Ausfälle auszuschließen, wird das Getriebe zu groß gewählt.

Hier setzt Flender Gearlog an. Die Messtechnik erfasst mit bis zu 3.300 Messungen pro Sekunde Drehzahl und Drehmoment sowie Vibrationen und Temperatur. Der Rechner für die hochfrequente Datenerhebung sowie die Software für die Aggregation der Messwerte hat Siemens eigens entwickelt. Für die Auswertung müssen also nur geringe Datenmengen übertragen werden. Zunächst musste Siemens jedoch zusammen mit dem Sensorhersteller Drehmomentsensoren – genauer Surface Acoustic Wave Sensoren – entwickeln, die für Serienprodukte geeignet sind. Aus der Rotationsgeschwindigkeit (Drehzahl) und der Kraft, die auf die Komponenten wirkt (Drehmoment) ergibt sich die anliegende Last. Für Überlasten wird zusätzlich der Zeitpunkt abgelegt, um die Messung nachträglich validieren zu können.

Flender Gearlog bindet erstmals Getriebe in den Datenstrom des Antriebsstrangs oder der digitalen Anlage ein. Getriebe, die das System installiert haben, bekommen über Flender Gearlog Informationen über den Betriebszustand ihrer Anlage. Die Messungen zeigen zum Beispielmit welchen Anteilen Überlasten oder auch Leerläufe auftreten. Ungewöhnliche Lastprofile weisen auf Fehler in der Anlage hin. Nach Absprache mit den Anwendern besteht außerdem die Möglichkeit, die Betriebsdaten aller in einer Branche bzw. Anwendung eingesetzten Getriebe zusammenzuführen und auszuwerten. So lassen sich Muster erkennen, die weitere wertvolle Hinweise zur Optimierung der Getriebe oder ihres Betriebs liefern.