april 17, 2019 | Blog

Installing Sensors in the control cabinet: When does this add value?

SAM4, Sensor

 

 

A growing number of companies are moving toward condition-based maintenance (CBM) on assets such as motors and pumps.  This concept is based on the idea of matching maintenance to the state of the equipment, rather than time based preventive maintenance tasks.  When the maintenance manager has insight into the real-time condition of a machine, he can adjust his maintenance strategy optimally.

Sensors collect data, which is used to determine the condition of the assets. For example, velocity sensors or accelerometers measure vibration. For each application there are several commercially available sensor options - some more robust or accurate than others. One common drawback with sensors, however: they must be mounted on a machine to make measurements.

Alternatively, a new method to determine machine condition is by measuring a high frequency on the cables of motors or pumps. A deviation in the power supply can indicate a mechanical or electronic problem to the asset itself. For example, vibrations disrupt the electromagnetic field in an electric motor, which can be read in the data that generates the current. Every failure mode has a specific signature or fingerprint that can be measured in the current or voltage.

This alternate method of measurement still drives toward the goal of condition monitoring. A large difference with other “traditional” methods is where the measurement takes place. The current measurement does not have to be determined at the asset; it can take place in the control cabinet. Installing sensor modules in a control cabinet (rather than in the field) can provide many advantages.

Field Sensors Are Subject to External Factors

Sensors in the field are subject to local conditions. In the food sector, for example, strict hygiene and quality requirements apply. Rooms, surfaces and materials are cleaned often. The equipment and the sensors must be resistant to water or high humidity.

In other sectors, external factors such as extremely high or low temperatures, pressures, or contaminants may be present. This can lead to problems when sensors are not sufficiently robust.  A defective sensor does not provide reliable data. Sensor modules mounted in a control cabinet are in a stable, conditioned, dry room - ideal conditions for sensors to do their job.

Field Sensors Need Energy Sources

To collect and send information, sensors must be provided with an energy source. In the past, this was done via cables. However, laying cables is a time-consuming and expensive affair. In recent years, wireless sensors have gained a lot of ground. These sensors usually run on batteries. Depending on the type of sensor and the application, a battery will run out quickly or less quickly. Sending data once a day or every fifty milliseconds is a big difference. When batteries are drained, a mechanic will have to replace them – no battery, no data.

One solution for this problem is energy harvesting, a process in which energy (for example heat) is extracted from the immediate environment to supply the sensor with energy. However, this is currently not yet possible with all sensors or in all situations. With sensor modules placed in a control cabinet, the energy problem disappears. In a control cabinet, a sensor module can easily be connected to the mains.

Field Sensors Have Higher Installation Costs

A third advantage of sensor modules in a control cabinet is in installation. Motors or assets whose condition needs to be measured are often spread over a facility. In a baggage handling system, enormous distances exist between motors of a conveyor belt. Installation of sensors on each individual motor would take a lot of installation time.

Moreover, installing sensors at the right place in the asset is not always easy. Certain sensors must be located very closely to their source, while other sensors must be installed in places that are difficult to reach. Getting to motors integrated in larger machines, or submerged pumps can often prove problematic.

At some locations, there may be a flammable ATEX environment. Sensors here must meet certain ATEX or Classified flammability certifications. The installation of the sensors themselves in this environment also requires extra measures. Installing sensors in the field is therefore often difficult, cumbersome or expensive.

In the case of sensor modules in switch cabinets, the above issues do not play a role. The power supply of several assets comes together in one central location: the switch cabinet. If possible, this is always placed outside a potentially explosive area.  It must always be accessible or easily accessible. As a result, installation costs can be reduced.

Furthermore, preparations such as pulling cables can be done ahead of schedule, which means that installations only need be out of operation for a short period of time.

In practice

Some have already installed sensor modules in their control cabinets.  Two examples are Vopak Vlaardingen, a storage company; and Kaak Group, a manufacturer of machines for the bakery industry.

Vopak Vlaardingen

Marcel Kool, Maintenance Engineer at Vopak:

“Vopak Vlaardingen temporarily stores products from sea-going vessels in storage tanks. The product is then further distributed in trucks or lighter barges. About two hundred pumps take care of the loading at this location. For us it is important to monitor our equipment better so that we can increase service to our customers. We want to increase the predictability of maintenance.”

Vopak Vlaardingen chose not to install sensors on the pumps themselves, but centrally in a control cabinet.  Kool: “The pumps are not positioned far from each other, but they are insulated so you can't reach them directly if you want to install a sensor. ATEX was not an issue at our location, but it would be an extra factor to take into account at other locations.”

Installation & Baseline Determination

Vopak started a pilot program on ten pumps.  “The installation of the sensor modules in the control cabinet went quite smoothly. No special procedures were required, which resulted in a great deal of installation advantage. The installation of the modules was followed by a period in which the machine learning programmes were worked into and a baseline measurement was performed, a sort of starting position of the pump.

“Almost immediately after this phase, we received two indications based on the data. The dashboard indicated that the pump was almost failing. Mechanics examined these two pumps in the field and what the system indicated appeared to correspond with the findings in the field. This has increased the confidence in the system, which certainly offers perspective for the future.”

Justification for system extension to all 200 pumps may not make sense. “The pumps we selected for the pilot run regularly. We only use a small number of pumps on site sporadically. These pumps would take a little longer to learn, simply because they are used so little. If you let go of a business model on these pumps, the outcome may be that it is not sufficiently profitable to monitor them, whatever sensor technology you choose. For the majority of the pumps, condition monitoring is an option to consider.”

Kaak Group

Kaak Group has also chosen to install sensor modules in their control cabinet. Marcel Trapman is team leader at iBakeware, which builds software for monitoring and analysing the bakery line and the baking process:

“Our bakery lines that are with customers consist of a combination of a number of machines. There are critical, large motors in these lines that are built to customer specifications. If such an engine breaks down at a certain moment, this means that the line must be stopped, and a delivery may not be possible.  To avoid a long standstill, a spare motor must be stocked. This can be prevented by monitoring motors using sensors. If a discrepancy is found, an inspection can be carried out in time, spare parts can be ordered and maintenance can be scheduled.”

The bakery lines currently contain many different types of sensors and can be equipped with optional sensors at the customer's request. An example of such an optional sensor is that of Semiotic Labs.

“At a later stage we want to be able to give the customer the choice whether he wants to monitor the motors using data and sensors. For us, therefore, the possibility of retrofitting sensors in a fairly simple manner is of great importance. With the sensor module in the control cabinet, we do not need to reach the motor at all. We therefore see it as an added value for the customer to be able to retrofit it fairly easily. That's why we chose this type of system.”

Would you like to know whether sensors in the control cabinet also have added value for you? Check out our solution, volg ons op LinkedIn or schedule an appointment with us.

 

april 9, 2019 | Blog

Smart monitoring voor de Maintenance Service Providers: vriend of vijand?

Maintenance Service Provider

De wereld verandert in razendsnel tempo. De vergrijzing neemt toe en vacatures voor technici raken moeizaam gevuld. Tegelijkertijd groeit de markt en staat duurzaamheid hoog op de agenda. Bedrijven zetten daarom steeds vaker slimme technologieën in om de productiviteit per werknemer te verhogen. De inzet van automatisering en het gebruik van big data kan leiden tot meer output met minder mensen.   

Big data is key. Mits data op de juiste manier worden ingezet en waarde creëren. Door slimme datamonitoring weet een bedrijf wat de status of conditie is van zijn machinepark. Men weet wanneer potentiële storingen zullen optreden wanneer niet wordt ingegrepen waardoor onderhoud strategisch kan worden ingepland. Smart monitoring zorgt voor een hogere productiviteit, voorkomt ongewenste downtime en minder onderhoudstaken. Onderhoud gebeurt tenslotte alleen als het echt nodig is. Brandjes hoeven niet langer geblust te worden – storingen oplossen vergt overigens vaak meer tijd dan tijdig onderdelen vervangen – en onderhoud wordt niet onnodig te vroeg ingepland. Als er geen onderhoud nodig is, hoeft men er geen tijd aan te spenderen.

Doemscenario of kans?

Op het eerste gezicht lijkt smart monitoring een doemscenario voor maintenance serviceproviders. Zij bieden immers het repareren van motoren en gekoppelde assets aan als dienst. Gaat er minder vaak iets stuk, of wordt er door smart monitoring minder onderhoud ingepland, dan leidt dit tot minder werk. Zo lijkt het tenminste, als je als onafhankelijk onderhoudsmonteur alleen de focus legt op reparatie.

Toch hoeft smart monitoring geen bedreiging te zijn.  Het biedt voor onderhoudsbedrijven net als voor productiebedrijven kansen, mits zij de digitalisering willen omarmen. Hiervoor zijn meerdere redenen:

  • De digitalisering houd je niet in je eentje tegen

Hoe je het ook wendt of keert, de wereld digitaliseert in snel tempo. Het tegenhouden van smart monitoring zal je niet lukken. De trend om data te verzamelen en analyseren is ingezet en onomkeerbaar. Daarom is het belangrijk om je als onderhoudsbedrijf te verdiepen in smart monitoring. Dit is cruciaal voor het behouden en aantrekken van (nieuwe) klanten.

  • Smart monitoring zorgt voor toegevoegde waarde

Het is voor productiebedrijven tegenwoordig meer dan ooit noodzakelijk dat hun productieprocessen betrouwbaar zijn. Iedere minuut ongewenste downtime is er één te veel. Onderhoudsbedrijven kunnen productiebedrijven hierin ondersteunen door hun businessmodel aan te passen. Ze voeren niet langer onderhoud uit wanneer het nodig is, maar bieden een onderhoudsplan aan waarin de hoge betrouwbaarheid van de assets voorop wordt gesteld: Power-by-the-hour.

De combinatie van smart monitoring met een Power-by-the-hour businessmodel kan een onderhoudsbedrijf juist veel geld opleveren. Ze hoeven namelijk minder werk te verrichten om toch het uur productiviteit te garanderen. Dit type servicecontracten ontzorgt productiebedrijven. Ze kunnen de inzetbaarheid van de assets beter voorspellen en zich meer focussen op hun kernactiviteiten.

  • Grote hoeveelheden monitoren

Dankzij smart monitoring zijn sneller grotere hoeveelheden motoren en gekoppelde assets te monitoren.  Dit betekent dat een onderhoudsmonteur meer aantallen onder zijn hoede kan hebben, met minder personeel. Ook dit biedt nieuwe kansen.

  • Minder brandjes blussen, dus tevreden productiemanagers

Ongeplande downtime brengt vaak veel stress en ongenoegen met zich mee. Onderhoudsmonteurs moeten meteen hun plannen omgooien om de productie zo snel mogelijk weer op de rit te krijgen.  Dankzij smart monitoring worden potentiële storingen vroegtijdig opgespoord en kan gepland onderhoud plaatsvinden voordat er wat aan de hand is. Dit leidt tot een betere relatie tussen productie en onderhoudsmonteurs.

Digitaliseringstrend in de praktijk

Frank van Bodegraven, eigenaar van Van Bodegraven Elektromotoren (gespecialiseerd in de verkoop en verhuur elektromotoren) ziet de digitaliseringstrend bij zijn klanten. ‘Ongeveer zestig tot zeventig procent van de industriële energie die wordt verbruikt, zit in elektromotoren. Om ongewenste downtime te voorkomen, willen steeds meer bedrijven hun elektromotoren inclusief assets monitoren. Het is een trend die is ingezet en niet meer is terug te draaien.’

Wie dit als een bedreiging ziet, is enigszins kortzichtig, vindt Van Bodegraven. ‘De markt verandert, en je zult als bedrijf – ongeacht of je productie, onderhoud of sales als core business hebt – mee moeten veranderen. Doe je dit niet, dan moet je je afvragen of je bedrijf nog lang zal bestaan. Meerdere bedrijven die hun businessmodel niet hebben veranderd, bestaan niet meer, of zitten in zwaar weer. Denk aan traditionele taxibedrijven, Intertoys of Blokker.’

Verdiepen in mogelijkheden

Meebewegen met de digitalisering biedt juist nieuwe mogelijkheden. ‘Dankzij smart monitoring stijgt de productiviteit en daalt de downtime. Serviceproviders kunnen hierop inspelen door naast onderhoud ook smart monitoring aan te bieden.’ Om dit te kunnen realiseren moeten bedrijven een aantal zakendoen, zegt van Bodegraven. ‘Ten eerste is het belangrijk dat bedrijven zich verdiepen in de mogelijkheden van smart monitoring en digitalisering. Het bijwonen van bijeenkomsten om te weten wat er speelt is erg belangrijk. Je krijgt een beter inzicht in de mogelijkheden, in welke richting de markt zich beweegt, en je kunt met anderen ideeën uitwisselen.’ Op die manier krijg je ook een beter beeld waar je goed in bent en waarin anderen je kunnen ondersteunen.

Samenwerken wordt steeds belangrijker

‘Samenwerken en partnerschappen aangaan is erg belangrijk bij smart monitoring’, zegt van Bodegraven. ‘Je hoeft het wiel niet helemaal opnieuw uit te vinden. Wij zijn erg sterk in het vermarkten, plaatsen en onderhouden van elektromotoren. Voor het smart monitoring-gedeelte werken we samen met onder andere Semiotic Labs. Op die manier wordt smart monitoring een onderdeel van een onderhoudsconcept en kunnen we de klant nog beter bedienen. Samenwerking levert op deze manier winst: voor ons, onze samenwerkingspartners én voor de klant.’

Denken in concepten

Onderhoud wordt onderdeel van een veel groter geheel, zegt Van Bodegraven: ‘Onderhoudsmonteurs moeten daarom veel meer in concepten gaan denken. Je moet niet langer bedrijven bezoeken en hen vertellen dat je een motor komt repareren. Onderhoud betekent samenwerken, samen werken aan een hogere productiviteit. Grote bedrijven hebben door de vergrijzing een tekort aan technisch personeel waardoor de technische dienst wordt uitgehold. Ze worden steeds afhankelijker van onderhoudsbedrijven. Daar zit voor onderhoudsmonteurs een grote kans, tenminste, als ze het nieuwe denken en de digitalisering omarmen en zich erin willen verdiepen. Als je luistert naar de markt, zullen deuren openen.’

Bent u een Maintenance Service Provider en wilt u meer weten over wat uw mogelijkheden zijn? Bekijk onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak.

april 8, 2019 | Blog

Engineer and sensor: an unbeatable duo!

Onderhoudspersoneel

Full availability and reliability of machines is crucial for many companies. Malfunctions due to a broken electric motor are not common, but the failure of a compressor or pump can have significant financial consequences. A lot of time and money is being spent on preventive maintenance. However, the necessary technical experts are becoming scarce and expensive. By supporting the professionals with sensors linked to artificial intelligence, mechanics can be deployed much more efficiently and in a more targeted manner.

The sensor can take over the mechanic’s many regular jobs. Sensors make it possible to measure and monitor 24/7 the condition of electric motors in pumps, compressors, and conveyors. This is impossible for a maintenance technician to do. By having the sensor give the first signal when an asset breaks down, the mechanic can outsource a lot of control activities and unnecessary work and concentrate on the motors he knows there is something is wrong with.

Conditie-gebaseerd onderhoud

In the absence of information on the current condition of assets, periodic maintenance is the most commonly used maintenance strategy. Time-based maintenance is aimed at carrying out work well before it is necessary to rule out possible engine failures. Using this method most of the maintenance is carried out much earlier and more often.

In many industries, the shortage of technicians is increasing: within five years, between 20% and 40% of technicians will retire. This makes a time-based maintenance strategy no longer feasible. Condition monitoring as the basis for condition-based maintenance enables companies to prevent unplanned downtime by detecting damage in good time and performing maintenance work efficiently: intervene before the machines fail or when their performance declines, but not before.

More challenging work

For the maintenance technician, working with sensors does not lead to less, but more challenging work. There are approximately 5 million industrial electric motors in the Netherlands. Large industrial companies sometimes have as many as 10,000 motors, pumps, and conveyor belts on their premises. In practice, the most critically situated motors are periodically inspected. Not because they often fail, but because the costs of an incident are very high. The mechanic often inspects the machine while nothing is wrong. Sensors can take over the first inspection.

In this way, sensors support the craftsman by indicating which machines to look at. The skilled craftsman eye can detect much more than a sensor can. More importantly, the mechanic can identify the cause and suggest structural improvements. Solving the damage is great, but preventing it is even better. This is difficult when you have to check 20 to 30 machines per day, but it works with 3 or 4 machines that you inspect in a targeted way.

Monitored Assets per Professional

As industries grow and scale up their processes, the maintenance engineer is not scalable. There is already a shortage of skilled workers, and this problem will grow with an aging population. It is therefore essential to increase the productivity of the professional, expressed in the monitored assets per professional.

A specialist who has to do 30 engines a day and goes to a machine once a month or quarter, can take care of about 1300 to 1500 engines. He spends about 12 minutes per engine, taking into account travel time, lunchtime and other things. Due to time pressure, it is difficult for the mechanic to deliver high-quality work.

When you support him with technology, and he doesn't routinely run 30 engines, the same mechanic can take care of 6000 to 8000 assets. This leads towards spending less time on engines which have no faults and more on individual assets thus enabling him more time to better determine the cause of the failure. As a result, he can deliver better quality work per asset.

People who maintain and repair machines will always be needed.  A lot is expected from robotization, but the replacement and maintenance of an electric motor will not be done by robots in the coming years.  However, technology can ensure that professionals work more efficiently and smarter. The mechanic and the sensor form an unbeatable duo!

Do you want to know more about the difference between vibration and current sensors? Take a look at onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak

april 8, 2019 | Blog

The hidden costs of unplanned downtime

Costs

Unplanned downtime is the nightmare of every production manager. At a standstill, the expected amount of production is not achieved. Production planning is changed to limit the damage as much as possible. Engineers must abruptly drop everything in order to restart production as quickly as possible. Parts are ordered and replaced while customers are informed that they have to wait longer for their product. After a downtime, losses are calculated based on production, downtime and labour costs, the cost of new parts and any additional costs incurred due to non-compliance of customer agreements. Despite careful calculation, many companies underestimate the indirect costs of downtime. This article challenges you to look beyond the visible costs.

Chain reaction

A malfunction is annoying for production, but it often does not stop there. A standstill can affect the customer and his customer. For example, when a wholesaler places an order, and the order cannot be delivered on time, the wholesaler, in turn, will have to disappoint his customers - retailers. The retailer may end up with empty shelves in his shop and must, in turn, disappoint his customers. Downtime therefore often triggers a chain reaction that the production and maintenance department is not always aware of.

Unnecessary capacity

Many companies accept and calculate that part of the unplanned downtime is unavoidable. To still achieve the required production, they use more assets than necessary. If downtime can (partially) be eliminated, the plant could achieve the same production with fewer assets. The costs of unnecessary assets are also indirect costs of unplanned downtime.

Emotion

Also, downtime creates a lot of emotion in the factory. When everything works, everyone is satisfied. If breakdowns or unplanned downtime occur, the production department is on the back foot. The maintenance department must abruptly drop regular activities, solve problems as quickly as possible and find the cause. The bigger or more complex the problem, the more stress it creates, which can lead to a negative working atmosphere. When unplanned breakdowns occur continuously, this can lead to less motivation among employees and, in the worst cases, employees leaving. This leads to a loss of knowledge and experience in a sector where knowledge retention is becoming increasingly important.

Preventing unplanned downtime

Unplanned downtime, therefore, costs more than just production loss. It is important to quantify the hidden costs and include them in the calculation of the costs of unplanned downtime. In this way, it becomes clear that the costs of unplanned downtime are even higher than originally thought and the importance of preventing unplanned downtime can be further underlined within the company.

Do you want to know more about the true cost of unplanned downtime? Take a look at onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak

april 8, 2019 | Blog

Ontdek de ideale 'slimme sensor' voor uw assets

Conditie-gebaseerd onderhoud, Sensor

Sensoren zijn een belangrijk hulpmiddel om de conditie van elektrische en roterende machines te monitoren. Ze zijn er in verschillende soorten, maten en types. ‘Welke sensor uiteindelijk het meest geschikt is, hangt af van de kritische eigenschappen binnen de productie-eenheid en de faalmodi van de machine’, stelt dr. Bram Corne, oprichter van Orbits. Hij ondersteunt bedrijven en geeft advies over signaal- en gegevensverwerking van elektrische of mechanische systemen en processen met een algemene focus op conditiebewaking van elektrische machine. Corne deed aan Universiteit Gent uitgebreid doctoraatsonderzoek naar de conditiebewaking van elektrische roterende machines op basis van elektrische stroommetingen.

‘Elektrische machines benutten ongeveer 65 tot 70 procent van de elektriciteit die wereldwijd wordt opgewekt. De industrie gebruikt het merendeel van deze machines. Ze spelen dus een cruciale rol in het productieproces van veel bedrijven. De laatste jaren is veel onderzoek verricht naar het monitoren en bewaken van de conditie van deze kritische assets. Want bij onverwachte uitval kunnen de kosten al snel flink oplopen.’

Meerdere technieken zijn onderzocht, zoals bijvoorbeeld het meten van temperatuur aan de hand van temperatuursensoren. ‘Functioneert een onderdeel in een machine niet zoals het hoort, dan zorgt dit vaak voor opwarming. Dit is niet altijd even accuraat op componentniveau, maar kan soms voldoende zijn om een onderhoudsinterventie in te plannen.’

Een andere, meer geavanceerde, techniek is het meten van trillingen. Wijken gemeten trillingspatronen van een machine af van de nulmeting (wat als normaal wordt beschouwd, red.), dan kan dit duiden op bijvoorbeeld een lagerprobleem, een onbalans of uitlijnfout.’ Weer een andere methode is stroomanalyse. ‘Op basis van gemeten stroom komen zowel potentiële mechanische als elektrische problemen aan het licht.’

Zowel mechanische als elektrische problemen opsporen

Corne zoomt in op de verschillen tussen het monitoren van de conditie op basis van trillings- en stroomsensoren. ‘Bij stroomanalyse wordt de elektrische machine gebruikt als een sensor. Aangezien heel wat faaloorzaken in het stroomspectrum een specifieke vingerafdruk van falen achterlaten, is het mogelijk de aard van het probleem bij vastgestelde afwijkingen te achterhalen.’

Zowel mechanische als elektrische problemen zijn via de stroommeting vast te stellen. ‘Dit is een groot verschil met trillingssensoren. Bij trillingsanalyse is het opmerken van elektrische problemen vaak onmogelijk óf wordt het probleem in een te laat stadium opgemerkt’, stelt Corne. ‘Indien een motor een begin van elektrisch falen ondergaat, dan moet deze afwijking een dermate krachtontwikkeling opleveren om te resulteren in een mechanische beweging van de machine. Pas als het falen een noemenswaardige beweging van de statorbehuizing veroorzaakt, kan het probleem aan de hand van trillingsanalyse opgespoord worden. Bij het monitoren van de stroom kan dit probleem snel gespot worden voordat er collaterale schade ontwikkeld wordt.’ Stroommeting kan falen dus vaak in een eerder stadium opsporen.

Het opsporen van elektrische problemen aan de hand van stroomsensoren gebeurt al vrij lang. De laatste jaren is het opsporen van mechanische problemen aan de hand van deze sensoren sterk gegroeid. ‘In het verleden was het zeer moeilijk om de ernst van mechanische problemen nauwkeurig te bepalen. Mechanische problemen worden namelijk in de stroom gespot door unieke variaties in de luchtspleet tussen de rotor en de stator (bijvoorbeeld door een lagerfalen). Die verandering is detecteerbaar in de stroom, maar het elektrische fenomeen moet in grootte gekoppeld worden aan de ernst van het mechanisch probleem. Een bedrijf dat een conditiebewakingssysteem installeert, wil namelijk precies weten waar het wanneer aan toe is.

Stel dat het detectiesysteem een lagerprobleem in de elektromotor vaststelt. De eerste vraag die een bedrijf zich stelt is: Hoeveel tijd heb ik nog vóór een storing zal optreden? Is dit een jaar of een aantal dagen? Weet hij het antwoord op deze vraag, dan kan hij het onderhoud strategisch inplannen. Een verband tussen de ernst van de mechanische schade en hoe die ernst zich reflecteert in de statorstroom is dus erg belangrijk. De laatste jaren worden door een toenemende modeleerkracht en meer opgebouwde kennis veel beter verbanden gelegd en inschattingen gemaakt. Stroomsensoren zijn daardoor geschikt om zowel mechanische als elektrische storingen in een vroeg stadium op te sporen.’

Plaatsing van sensoren

Nog een groot verschil tussen trillings- en stroomsensoren is de plek waar de sensoren zich bevinden. ‘Een voordeel van een stroom- ten opzichte van een trillingsanalyse is dat het niet nodig is de meting ter plekke bij de motor uit te voeren. Stroom meten is mogelijk in een controlekamer of op een centrale plek. De installatie is hierdoor eenvoudiger, de omgeving is veilig, schoon en toegankelijk en het meetsysteem kan gemakkelijk van energie worden voorzien door middel van netstroom. Dit maakt dat deze techniek een streepje voor heeft bij aandrijvingen opgesteld in ruige omgevingen (hoogovens, cryogene toepassingen, onderwaterpompen, windmolens…).’ Een internetkabel aanleggen of een wifi-signaal versterken is op een centrale plek eveneens vrij eenvoudig te realiseren.

Flexibiliteit trillingssensoren

Daartegenover staat de flexibiliteit van trillingssensoren. Corne: ‘Het is mogelijk om op vrijwel iedere component waarvan men de conditie wil meten, een trillingssensor te plaatsen. Hoe dicht of ver deze component ook is verwijderd van de motor.

Bij het meten met stroomsensoren, ligt de focus enkel en alleen op de motor. Het is alleen mogelijk om de elektrische en mechanische problemen te achterhalen van de motor en de systemen die direct aan de motor zijn gekoppeld. Componenten die erg ver zijn verwijderd van de motor zijn moeilijker te monitoren met stroomsensoren.’

Stroomsensoren, gecombineerd met machine learning- modellen zorgen hier voor de oplossing. Door middel van machine learning kunnen anomalieën of onregelmatigheden worden gedetecteerd die niet altijd zichtbaar zijn voor een getrainde analist. Er wordt weergegeven wanneer een patroon afwijkt van wat normaal is, hoe klein het effect ook is. ‘Dankzij een opgebouwde historische database van een machine, kunnen we een soort vingerafdruk van de machine als referentiekader gebruiken. Zodra de machine bijvoorbeeld ietwat meer verbruikt dan voorheen in dezelfde belastingstoestand, genereert het monitoringssysteem een alarm. Die kleine wijziging in de motorwerking kan bijgevolg wijzen op een mechanisch probleem dat zich ver in de aandrijftrein voordoet. Door bijkomende testen of inspecties, kun je vervolgens heel specifiek de oorzakelijke fout gaan lokaliseren. Hoe meer kennis je op die manier opbouwt, hoe meer input er is om de volgende stroommetingen nauwkeuriger te maken. Het systeem wordt op die manier dan ook steeds slimmer.’

Keuze afhankelijk van asset en faalmechanismen

Zowel trillings- als stroomsensoren hebben voor- en nadelen. De keuze wat het meest geschikt is, hangt af van de situatie waar de aandrijving zich in bevindt. ‘Bedrijven hebben vaak voldoende kennis over de historie van de meest kritische machines. Ze weten uit het verleden waar en hoe de faalmechanismen optreden die een negatieve invloed hebben op de bedrijvigheid. Is een component dat vaak faalt ver verwijderd van de motor, dan is wellicht een trillingssensor op het component de beste optie. Zit een faalmechanisme vaak in of rond de motor zelf, of spelen de elektrische componenten een kritische rol, dan zijn stroomsensoren de beste optie om conditiebewaking uit te voeren.’

Wilt u weten of stroom- en spanningssensoren ook voor u de juiste keuze zijn? Bekijk onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak

april 2, 2019 | Blog

Ontdek de ideale ‘slimme sensor’ voor uw assets

Sensor

Sensoren zijn een belangrijk hulpmiddel om de conditie van elektrische en roterende machines te monitoren. Ze zijn er in verschillende soorten, maten en types. ‘Welke sensor uiteindelijk het meest geschikt is, hangt af van de kritische eigenschappen binnen de productie-eenheid en de faalmodi van de machine’, stelt dr. Bram Corne, oprichter van Orbits. Hij ondersteunt bedrijven en geeft advies over signaal- en gegevensverwerking van elektrische of mechanische systemen en processen met een algemene focus op conditiebewaking van elektrische machine. Corne deed aan Universiteit Gent uitgebreid doctoraatsonderzoek naar de conditiebewaking van elektrische roterende machines op basis van elektrische stroommetingen.

‘Elektrische machines benutten ongeveer 65 tot 70 procent van de elektriciteit die wereldwijd wordt opgewekt. De industrie gebruikt het merendeel van deze machines. Ze spelen dus een cruciale rol in het productieproces van veel bedrijven. De laatste jaren is veel onderzoek verricht naar het monitoren en bewaken van de conditie van deze kritische assets. Want bij onverwachte uitval kunnen de kosten al snel flink oplopen.’

Meerdere technieken zijn onderzocht, zoals bijvoorbeeld het meten van temperatuur aan de hand van temperatuursensoren. ‘Functioneert een onderdeel in een machine niet zoals het hoort, dan zorgt dit vaak voor opwarming. Dit is niet altijd even accuraat op componentniveau, maar kan soms voldoende zijn om een onderhoudsinterventie in te plannen.’

Een andere, meer geavanceerde, techniek is het meten van trillingen. Wijken gemeten trillingspatronen van een machine af van de nulmeting (wat als normaal wordt beschouwd, red.), dan kan dit duiden op bijvoorbeeld een lagerprobleem, een onbalans of uitlijnfout.’ Weer een andere methode is stroomanalyse. ‘Op basis van gemeten stroom komen zowel potentiële mechanische als elektrische problemen aan het licht.’

Zowel mechanische als elektrische problemen opsporen

Corne zoomt in op de verschillen tussen het monitoren van de conditie op basis van trillings- en stroomsensoren. ‘Bij stroomanalyse wordt de elektrische machine gebruikt als een sensor. Aangezien heel wat faaloorzaken in het stroomspectrum een specifieke vingerafdruk van falen achterlaten, is het mogelijk de aard van het probleem bij vastgestelde afwijkingen te achterhalen.’

Zowel mechanische als elektrische problemen zijn via de stroommeting vast te stellen. ‘Dit is een groot verschil met trillingssensoren. Bij trillingsanalyse is het opmerken van elektrische problemen vaak onmogelijk óf wordt het probleem in een te laat stadium opgemerkt’, stelt Corne. ‘Indien een motor een begin van elektrisch falen ondergaat, dan moet deze afwijking een dermate krachtontwikkeling opleveren om te resulteren in een mechanische beweging van de machine. Pas als het falen een noemenswaardige beweging van de statorbehuizing veroorzaakt, kan het probleem aan de hand van trillingsanalyse opgespoord worden. Bij het monitoren van de stroom kan dit probleem snel gespot worden voordat er collaterale schade ontwikkeld wordt.’ Stroommeting kan falen dus vaak in een eerder stadium opsporen.

Het opsporen van elektrische problemen aan de hand van stroomsensoren gebeurt al vrij lang. De laatste jaren is het opsporen van mechanische problemen aan de hand van deze sensoren sterk gegroeid. ‘In het verleden was het zeer moeilijk om de ernst van mechanische problemen nauwkeurig te bepalen. Mechanische problemen worden namelijk in de stroom gespot door unieke variaties in de luchtspleet tussen de rotor en de stator (bijvoorbeeld door een lagerfalen). Die verandering is detecteerbaar in de stroom, maar het elektrische fenomeen moet in grootte gekoppeld worden aan de ernst van het mechanisch probleem. Een bedrijf dat een conditiebewakingssysteem installeert, wil namelijk precies weten waar het wanneer aan toe is.

Stel dat het detectiesysteem een lagerprobleem in de elektromotor vaststelt. De eerste vraag die een bedrijf zich stelt is: Hoeveel tijd heb ik nog vóór een storing zal optreden? Is dit een jaar of een aantal dagen? Weet hij het antwoord op deze vraag, dan kan hij het onderhoud strategisch inplannen. Een verband tussen de ernst van de mechanische schade en hoe die ernst zich reflecteert in de statorstroom is dus erg belangrijk. De laatste jaren worden door een toenemende modeleerkracht en meer opgebouwde kennis veel beter verbanden gelegd en inschattingen gemaakt. Stroomsensoren zijn daardoor geschikt om zowel mechanische als elektrische storingen in een vroegtijdig stadium op te sporen.’

Plaatsing van sensoren

Nog een groot verschil tussen trillings- en stroomsensoren is de plek waar de sensoren zich bevinden. ‘Een voordeel van een stroom- ten opzichte van een trillingsanalyse is dat het niet nodig is de meting ter plekke bij de motor uit te voeren. Stroom meten is mogelijk in een controlekamer of op een centrale plek. De installatie is hierdoor eenvoudiger, de omgeving is veilig, schoon en toegankelijk en het meetsysteem kan gemakkelijk van energie worden voorzien door middel van netstroom. Dit maakt dat deze techniek een streepje voor heeft bij aandrijvingen opgesteld in ruige omgevingen (hoogovens, cryogene toepassingen, onderwaterpompen, windmolens…).’ Een internetkabel aanleggen of een wifi-signaal versterken is op een centrale plek eveneens vrij eenvoudig te realiseren.

Flexibiliteit trillingssensoren

Daartegenover staat de flexibiliteit van trillingssensoren. Corne: ‘Het is mogelijk om op vrijwel iedere component waarvan men de conditie wil meten, een trillingssensor te plaatsen. Hoe dicht of ver deze component ook is verwijderd van de motor.

Bij het meten met stroomsensoren, ligt de focus enkel en alleen op de motor. Het is alleen mogelijk om de elektrische en mechanische problemen te achterhalen van de motor en de systemen die direct aan de motor zijn gekoppeld. Componenten die erg ver zijn verwijderd van de motor zijn moeilijker te monitoren met stroomsensoren.’

Stroomsensoren, gecombineerd met machine learning- modellen zorgen hier voor de oplossing. Door middel van machine learning kunnen anomalieën of onregelmatigheden worden gedetecteerd die niet altijd zichtbaar zijn voor een getrainde analist. Er wordt weergegeven wanneer een patroon afwijkt van wat normaal is, hoe klein het effect ook is. ‘Dankzij een opgebouwde historische database van een machine, kunnen we een soort vingerafdruk van de machine als referentiekader gebruiken. Zodra de machine bijvoorbeeld ietwat meer verbruikt dan voorheen in dezelfde belastingstoestand, genereert het monitoringssysteem een alarm. Die kleine wijziging in de motorwerking kan bijgevolg wijzen op een mechanisch probleem dat zich ver in de aandrijftrein voordoet. Door bijkomende testen of inspecties, kun je vervolgens heel specifiek de oorzakelijke fout gaan lokaliseren. Hoe meer kennis je op die manier opbouwt, hoe meer input er is om de volgende stroommetingen nauwkeuriger te maken. Het systeem wordt op die manier dan ook steeds slimmer.’

Keuze afhankelijk van asset en faalmechanismen

Zowel trillings- als stroomsensoren hebben voor- en nadelen. De keuze wat het meest geschikt is, hangt af van de situatie waar de aandrijving zich in bevindt. ‘Bedrijven hebben vaak voldoende kennis over de historie van de meest kritische machines. Ze weten uit het verleden waar en hoe de faalmechanismen optreden die een negatieve invloed hebben op de bedrijvigheid. Is een component dat vaak faalt ver verwijderd van de motor, dan is wellicht een trillingssensor op het component de beste optie. Zit een faalmechanisme vaak in of rond de motor zelf, of spelen de elektrische componenten een kritische rol, dan zijn stroomsensoren de beste optie om conditiebewaking uit te voeren.’

Wilt u weten of stroom- en spanningssensoren ook voor u de juiste keuze zijn? Bekijk onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak.

maart 28, 2019 | Blog

Snelle winst op duurzaamheid: Monitor je inefficiënte motoren

Duurzaamheid

De druk op de industrie om duurzaam te produceren wordt opgevoerd. In het Klimaatakkoord van Parijs is bepaald dat wereldwijd de uitstoot van CO2 in 2050 met 80 tot 95% moet zijn verminderd ten opzichte van 1990. Grote industriële ondernemingen trekken alles uit de kast om hun CO2 footprint te verkleinen.

Voor Nederlandse bedrijven ligt de lat op korte termijn nog een stukje hoger. Terwijl in Europees verband is afgesproken te streven naar een CO2-reductie van 40% in 2030, zet het Nederlandse Klimaatakkoord in op een 49% lagere uitstoot. Een belangrijk deel van deze gewenste afname komt op het bord van de industrie terecht.

Innovatieve technologieën

Energie-intensieve industrieën zoals de chemie- en staalindustrie zijn op alle vlakken bezig met onderzoeken en pilots om de CO2-uitstoot terug te dringen. Er wordt gezocht naar nieuwe innovatieve technologieën om het verbruik van energie en grondstoffen te verminderen. Met deze projecten zijn, naast tijd, miljoenen en soms miljardeninvesteringen gemoeid.

Zo heeft Tata Steel in IJmuiden een pilot fabriek. Hier wordt door het gebruik van een nieuw innovatief productieproces het energiegebruik stevig gereduceerd. Daarnaast wordt een verminderde CO2-uitstoot van 50% gerealiseerd bij de productie van staal.   

De chemie is druk bezig met pilots op het gebied van CO2-opvang of CO2 als grondstof. Ook wordt gekeken naar groene waterstof en biobrandstoffen. Deze projecten staan grotendeels nog in de kinderschoenen. Het zal voor veel van deze projecten nog jaren duren voordat ze worden toegepast in de praktijk. Resultaat blijft daarom nog even uit. De branchevereniging van de chemische industrie, de VNCI, stelt dat het mogelijk is de chemie in 2050 energieneutraal te laten opereren, maar tekent hierbij aan dat hier grote investeringen mee gemoeid zijn.  

Besparingspotentieel

Verduurzaming hoeft echter niet altijd zeer complex en duur te zijn. Investeren in het besparen van energie leidt meestal direct tot lagere kosten. Binnen de industrie is er nog een groot besparingspotentieel waar vaak aan voorbij wordt gegaan. Elektromotoren, en de systemen die hierdoor worden aangedreven, zijn goed voor circa 70% van het totale industriële elektriciteitsgebruik.

Bij grote industriële ondernemingen staan vaak honderden tot soms wel duizenden elektromotoren opgesteld. Veel bedrijven weten niet hoe efficiënt of inefficiënt die motoren draaien. Hier valt nog veel energie te besparen door het toepassen van slimme sensoren op bestaande installaties en machines. Hiermee kan verspilling van energie voorkomen en niet optimaal functionerende apparatuur worden opgespoord.

Laaghangend fruit

Het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) heeft onderzoek gedaan naar de energie-efficiëntie van elektromotoren en de systemen die hierdoor worden aangedreven. Volgens het onderzoekscentrum kan 20 tot 30% van de elektriciteit bespaard worden door optimalisering van elektromotoren.

Dat zijn cijfers om even bij stil te staan. Er worden miljardeninvesteringen gedaan om in de toekomst klimaatneutraal te kunnen produceren. Dat laat onverlet dat we ook moeten kijken hoe we het huidige energiegebruik nog verder kunnen optimaliseren. Slechts weinig bedrijven ondernemen actie om het elektriciteitsverbruik van elektromotoren terug te dringen. Dat is jammer want hier valt op korte termijn nog veel te winnen.

Monitoring

Alles begint met inzicht. Grote bedrijven weten vaak niet hoe efficiënt hun elektromotoren zijn. Het is met behulp van slimme sensoren, gekoppeld aan kunstmatige intelligentie, relatief eenvoudig in kaart te brengen welke systemen onnodig veel elektriciteit gebruiken. Met gericht onderhoud en het gebruik van energie-efficiënte onderdelen, is de eerste stap gezet om onnodig energieverbruik terug te dringen.  

Wilt u meer weten over de energiebesparing die goede monitoring u kan opleveren? Bekijk onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak.

maart 19, 2019 | Blog

Vecht de onderhoudsmonteur straks met nieuwe technologieën om zijn baan?

Onderhoudspersoneel

De vrees dat nieuwe technologieën de onderhoudsvakman overbodig maakt is ongegrond. In de toekomst zullen taken van de onderhoudsmonteur worden geautomatiseerd. Er zal tegelijkertijd een groter beroep worden gedaan op het vakmanschap en probleemoplossend vermogen van de monteur. Technologie zal de monteur niet vervangen maar ondersteunen.

McKinsey deed in 2017 een groot wereldwijd onderzoek naar het effect van technologie op de arbeidsmarkt. In het rapport A future that works’, wordt geconcludeerd dat de helft van al het werk dat nu nog door mensen wordt gedaan rond 2055 door robots kan zijn overgenomen. Volgens McKinsey gaan er niet per se banen verloren. Slechts 5 % van alle banen kan volledig worden geautomatiseerd. In elke baan zullen taken verdwijnen. Tegenover de verdwijnende taken zullen echter ook nieuwe taken staan. Dit zal zorgen voor nieuwe uitdagingen.  Monteurs moeten bij blijven leren om ervoor te zorgen dat zij de nieuwe taken op zich kunnen nemen.

In de industrie biedt automatisering een oplossing voor het tekort aan vakmensen. Grote bedrijven staan voor de uitdaging om hun belangrijke assets continu te monitoren. De kans dat er iets kapot gaat is klein, maar als het gebeurt zijn de gevolgen groot. Het is niet mogelijk om dit altijd door een monteur te laten monitoren. Hier kan techniek de vakman ondersteunen: computers zijn heel goed in het 24/7 verwerken van gegevens en het ontdekken van patronen.

Nuances aanbrengen

Terwijl de computer tot op een hoog niveau de data analyseert en soms ook automatiseert, is deze niet in staat om nuances  aan te brengen. Dit is het domein van de monteur. De computer kan een bepaald risico van falen aangeven; de eerste week is het risico op falen 15% en de tweede week is dat 40% enzovoorts. Er spelen echter meer factoren mee bij de beslissing om een machine te vervangen. Het is aan de maintenance manager of de productieleider om op basis van zijn kennis en ervaring dit risico af te wegen tegen andere bedrijfsmatige factoren.  

Als er bijvoorbeeld net een grote order binnenkomt, kan besloten worden nog even door te draaien. Andersom kan ook besloten worden alvast onderhoud uit te voeren in een rustige periode waarin het risico op storingen nog laag is. Zo kan een schaatsenfabrikant er voor kiezen in de lente alvast onderhoud uit te voeren zodat hij de zomer zijn schaatsen kan maken. De schaatsen kunnen dan de komende winter in de winkel liggen. Het patroon is duidelijk: De maintenance manager moet nog steeds de keuze maken, maar kan nu een beter ingelichte keuze maken.

Ontwikkelingen kunstmatige intelligentie

Hoewel de technologische ontwikkelingen snel gaan zal het toch nog een aantal jaren duren voordat de computer zelfstandig kan beslissen over het wel of niet uitvoeren van onderhoud.

Op dit moment nemen steeds meer bedrijven de stap naar een conditiemonitoringsysteem. Deze systemen filteren alle data over de gezondheid van assets en inventariseren de risico’s waar de maintenance manager op moet letten. Een stap verder is het invoeren van decision support of asset decision systemen. Deze systemen maken bij storing van een pomp automatisch de koppeling naar het planningssysteem om orders in te zien. Op basis van rekenregels, waarbij gekeken wordt naar de risico’s, kan dan worden geadviseerd om wel of niet door te gaan met produceren. De verwachting is dat deze systemen binnen nu en vijf jaar beschikbaar zijn.

Deze decision supportsystemen zullen in de toekomst in staat zijn een compleet onderhoudsvoorstel te doen waarbij rekening wordt gehouden met planning, levertijd van componenten, beschikbaarheid van mensen en de benodigde vergunningen.  Als de maintenance manager instemt met het voorstel wordt alles in werking gezet. Als dit heel vaak goed gaat en elke keer blijkt dat het voorstel van het systeem goed is kan hij zeggen: ‘Ik hoef het niet meer voorgelegd te krijgen, het kan automatisch uitgevoerd worden’.  

Oplossingen bedenken is mensenwerk

De technologie is er klaar voor, maar het moet nog geïmplementeerd worden en het moet zich nog bewijzen. De verwachting is dat er binnen nu en tien jaar steeds meer onderhoud automatisch wordt gepland. Het werk van de onderhoudsmonteur zal veranderen, maar het onderhoud moet nog steeds worden uitgevoerd. De monteur krijgt meer tijd om analyses te maken om tot structurele verbeteringen te komen. Het bedenken van oplossingen is nog steeds mensenwerk.

Tot die conclusie kwam ook technologie-goeroe Elon Musk. Terwijl hij in 2017 nog hoog opgaf over de nieuwe productielijn voor de Tesla Model 3 die bijna volledig uit robots bestond, moest hij in 2018 erkennen dat de productievolumes niet werden gehaald omdat het systeem te ingewikkeld was. De robots werden vervangen door mensen. In een tweet gaf Musk zijn vergissing toe: ‘Yes, excessive automation at Tesla was a mistake. To be precise, my mistake. Humans are underrated’.

Meer weten over hoe monteur en sensor elkaar kunnen aanvullen om betrouwbaarheid en beschikbaarheid te verhogen? Bekijk onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak.