Welche Zustandsüberwachung lohnt sich für Anlagen in Duisburg?

Das Wichtigste auf einen Blick

Was den Standort Duisburg für die Messstrategie prägt

Duisburg-Ruhrort ist der größte Binnenhafen Europas. Erz, Kohle, Stahl und Container werden dort umgeschlagen, Schiffsanläufe und Zugläufe geben den Takt vor. Die Umschlagtechnik läuft, bis die Ladung durch ist.

Im Duisburger Norden stehen Hochöfen, im Süden Hüttenwerk und Walzwerke. Solche Anlagen lassen sich nur zu geplanten Stillständen abschalten. Ein ungeplanter Ausfall trifft deshalb nicht eine Schicht, sondern die ganze Produktionskette.

Zwei Belastungen treffen in Duisburg zusammen: mechanische Schwingungen aus schweren Antrieben, Gebläsen und Fördertechnik sowie Korrosion durch Feuchte, Chloride aus der Rheinluft und Stäube aus Kokerei und Sinteranlage.

Wer beides in einen Topf wirft, plant falsch. Eine Kreiselpumpe braucht andere Messgrößen als eine Verladebrücke am Hafenbecken.

Rechtlicher Rahmen: BetrSichV und Aufsicht in NRW

Die Betriebssicherheitsverordnung verlangt Prüfungen vor der Inbetriebnahme, nach prüfpflichtigen Änderungen und in wiederkehrenden Abständen. Für überwachungsbedürftige Anlagen wie Druckbehälter und Rohrleitungen gelten zusätzlich feste Prüffristen. Der Wortlaut steht in der Betriebssicherheitsverordnung.

Wie die Aufsicht diese Pflichten in Nordrhein-Westfalen auslegt, beschreibt das Fachthema Anlagen- und Betriebssicherheit der Arbeitsschutzverwaltung NRW. Betreiber finden dort die Prüfpflichten und die Erwartungen an die Dokumentation.

Ergänzend gelten die Vorschriften der Unfallversicherungsträger. Die DGUV bündelt Vorschriften, Regeln und Informationen zur Prävention, von der DGUV Vorschrift 1 bis zu branchenbezogenen Schriften.

Messgestützte Überwachung ist kein Selbstzweck. Sie liefert den Nachweis, dass eine Anlage im sicheren Zustand betrieben wird.

Online-Überwachung oder mobile Messung

Im Dreischichtbetrieb fehlt das ruhige Fenster für eine turnusmäßige Handmessung. Die Maschine läuft, wenn der Techniker kommt. Also bleibt entweder die mobile Messung im geplanten Stillstand oder die fest installierte Sensorik mit automatischer Auswertung.

Online-Überwachung verändert die Rolle der Instandhaltung. Aus dem Prüfer wird ein Analyst, der Trends bewertet und Reparaturen einplant. Der VDI ordnet diese Entwicklung als Teil von Industrie 4.0 ein.

Schwingungsmessung nach DIN ISO 20816

Die DIN ISO 20816 regelt Messung und Bewertung von Maschinenschwingungen und hat die alte DIN ISO 10816 abgelöst. Anlagen werden nach Maschinengruppe und Lagerungsart eingeteilt.

Gruppe 1 umfasst große Maschinen, häufig ab 300 Kilowatt. Gruppe 2 umfasst mittlere Maschinen von 15 bis 300 Kilowatt. Zusätzlich entscheidet die Lagerung, ob starr oder elastisch.

Gemessen wird die Schwinggeschwindigkeit in Millimetern pro Sekunde als Effektivwert. Bewertet wird in vier Zonen: A für neuwertigen Zustand, B für dauerhaft betriebstauglich, C für begrenzten Weiterbetrieb, D für mögliche Schäden.

Für eine mittlere Maschine mit elastischer Lagerung nennt die Norm Richtwerte von 2,8 Millimetern pro Sekunde zwischen Zone A und B sowie 7,1 Millimetern pro Sekunde zwischen Zone B und C. Ob diese Anhaltswerte für eine konkrete Pumpe passen, hängt von Aufstellung, Drehzahl und Prozess ab.

Bewertung statt Grenzwert

Ein Grenzwert ist eine Zahl, eine Bewertung ist eine Entscheidung. Dazwischen liegt der Trend.

Steigt der Effektivwert über Wochen von Zone A nach Zone B, deutet das auf Verschleiß. Springt er innerhalb eines Tages von Zone B nach Zone C, ist ein akuter Defekt wahrscheinlich.

Deshalb braucht jede überwachte Maschine eine Bezugsgröße. Das kann der Wert nach der letzten Instandsetzung sein oder ein Mittelwert über einen definierten Zeitraum.

Auch die Messstelle zählt. Ein Sensor an anderer Position liefert andere Werte. Nach einem Sensortausch muss die Vergleichbarkeit neu hergestellt werden.

Die Regeln dazu entstehen in den Gremien des Normenausschusses Sicherheit. Der Normenausschuss Sicherheit (NASG) beim DIN verantwortet die Ausschüsse, in denen Prüf- und Bewertungsnormen erarbeitet werden.

Grenzen der Schwingungsmessung

Schwingungsmessung erkennt Unwucht, Fluchtfehler, Lagerschäden und Zahnfehler. Sie erkennt keine Korrosion an einem stehenden Tragwerk und keine schleichende Wanddickenabnahme in einer Rohrleitung.

Wer ausschließlich Schwingung misst, deckt die mechanische Seite ab. Die chemische und elektrochemische Seite bleibt offen.

Korrosion überwachen: Methoden und Intervalle

Korrosion ist langsam und deshalb tückisch. Sie fällt erst auf, wenn eine Wanddicke unterschritten ist. Im Dauerbetrieb fehlt die Zeit für gründliche Sichtprüfungen an allen Stellen.

Für Rohrleitungen und Behälter ist die Wanddickenmessung mit Ultraschall das Standardverfahren. Mobile Geräte messen an festen Punkten, fest installierte Sensoren an schwer zugänglichen Stellen. Einige Systeme arbeiten mit elektrischem Widerstand oder mit elektrochemischen Sonden und liefern die momentane Korrosionsrate.

Für Tragwerke, Verladebrücken und Stahlbau im Freien genügt häufig die systematische Sichtprüfung mit Fotodokumentation. Entscheidend sind feste Punkte und feste Intervalle, sonst lassen sich Befunde nicht vergleichen.

Intervalle aus der Korrosionsrate ableiten

Das Intervall folgt der Korrosionsrate, nicht dem Kalender. Wer die Rate kennt, kann rechnen. Wer sie nicht kennt, setzt konservativ an.

Ein üblicher Einstieg ist die Jahresmessung an definierten Punkten. Zeigt sich eine messbare Abnahme, wird das Intervall verkürzt. Bleibt der Wert über mehrere Jahre unverändert, kann es verlängert werden.

Betriebsbedingungen verändern das Bild. Ein Medienwechsel, eine höhere Temperatur oder eine geänderte Charge können die Rate erhöhen. Dann ist die Frist neu zu bewerten.

Welche Zustandsüberwachung sich in Duisburg lohnt

Eine pauschale Empfehlung für den Standort wäre unseriös. Belastbar ist eine Entscheidungslogik, die nach Ausfallfolge, Ausfallwahrscheinlichkeit und Messbarkeit fragt.

Hohe Ausfallfolge und hohe Wahrscheinlichkeit sprechen für dauerhafte Überwachung. Hohe Folge und niedrige Wahrscheinlichkeit sprechen für regelmäßige Messung. Niedrige Folge erlaubt die Sichtprüfung im Rahmen der turnusmäßigen Instandhaltung.

Entscheidungstabelle

Die Tabelle ist ein Startpunkt, kein Prüfplan. Jeder Betreiber muss sie an seine Anlagen, Medien und Stillstandsfenster anpassen.

Weitere Verfahren mit klarem Nutzen

Thermografie an Schaltschränken und Antrieben findet lockere Kontakte und heiße Klemmen, ohne die Anlage zu öffnen. Ölanalyse an Getrieben und Hydraulik zeigt Verschleißpartikel und Wassereintrag, bevor die Lager Schaden nehmen.

Wann Predictive Maintenance passt

Predictive Maintenance passt, wenn drei Bedingungen zusammenkommen. Die Anlage ist kritisch für den Materialfluss. Der Schaden kündigt sich mit messbaren Signalen an. Die Vorlaufzeit reicht, um Ersatzteile und Personal einzuplanen.

Fehlt eine Bedingung, ist der Aufwand schwer zu rechtfertigen. Dann ist die präventive Instandhaltung nach festem Plan die günstigere Lösung.

Sensorik allein nützt nichts. Zu jeder Installation gehört ein Prozess für Analyse, Alarmierung und Reaktion.

Zur Umsetzung gehört auch die Ersatzteilseite. Ein erkanntes Schadbild hilft wenig, wenn das Lager nicht vorrätig ist und die Lieferzeit Wochen beträgt.

Was Zustandsüberwachung kostet

Kosten werden häufig nur für die Hardware genannt. Das greift zu kurz. Den Aufwand bestimmen drei Blöcke: Sensorik und Montage, Auswertung und Software, Personal und Qualifikation.

Sensorik und Montage

Ein Schwingungssensor für den Dauerbetrieb kostet je nach Bauart, Schutzart und Zulassung einen niedrigen bis mittleren dreistelligen Eurobetrag. Kabel, Anschlussboxen und die Einbindung in die Auswerteeinheit kommen hinzu.

Die Montage ist der unterschätzte Posten. Der Sensor muss an der richtigen Stelle mit definierter Ankopplung sitzen. Das erfordert häufig einen Anlagenstillstand.

Fest installierte Ultraschallsensoren für die Wanddickenmessung sind teurer als mobile Geräte. Dafür entfallen Rüstzeit und Gerüstbau bei jeder Wiederholungsmessung.

Auswertung, Software und Personal

Ein Messsystem ohne Auswertung liefert Zahlen, keine Entscheidungen. Systeme reichen von lokalen Auswerteeinheiten bis zu Plattformen, die Messdaten mit Wartungsaufträgen verbinden. Ein Beispiel dafür ist IBM Maximo.

Die laufenden Kosten richten sich nach der Zahl der Messstellen und dem Funktionsumfang. Bei vielen Maschinen wird pro Messstelle abgerechnet. Bei sicherheitsrelevanten Anlagen ist zusätzlich die Datenhoheit zu klären.

Die Bewertung von Schwellenwerten ist eine Fachaufgabe und setzt Erfahrung mit der konkreten Maschine voraus. Für die Schwingungsdiagnose gibt es mehrstufige Zertifizierungen, von der Datenerfassung bis zur eigenständigen Diagnose.

Wer intern qualifiziert, bindet Zeit und Weiterbildungsbudget. Wer extern einkauft, zahlt Dienstleisterstunden. Beides gehört in die Rechnung. Für Messungen und Analysen im Fremdauftrag steht etwa SKF mit Dienstleistungen zur Zustandsüberwachung bereit, Messsysteme für die Schwingungsanalyse liefert unter anderem Fluke Reliability mit der Marke Prüftechnik.

Wie stark Instandhaltung die Kosten im verarbeitenden Gewerbe prägt, lässt sich mit den Kennzahlen des Statistischen Bundesamts zu Industrie und verarbeitendem Gewerbe ins Verhältnis setzen.

Beispielrechnung: Kühlwasserpumpe in Duisburg-Hamborn

Die folgende Modellrechnung zeigt die Rechenlogik, nicht ein Angebot. Betrachtet wird eine Kreiselpumpe, die Kühlwasser für eine Stranggussanlage in Duisburg-Hamborn fördert und im Dreischichtbetrieb läuft.

Der Ausfall kostet nach Schätzung des Betreibers rund 8.000 Euro pro Tag, weil die nachgelagerte Anlage nicht fahren kann. Eine Reparatur dauert im ungünstigen Fall zwei Tage. Der Schwingungswert liegt stabil in Zone B.

Was die Rechnung nicht zeigt

Sie nennt keine Preise, weil diese von Anbieter, Anlagenumfang und Zulassung abhängen. Sie nennt keine Förderprogramme, weil es dafür keine belastbare Grundlage gibt. Sie zeigt die Struktur der Entscheidung.

Bei einer unkritischen Pumpe ohne Ausfallfolge sieht die Rechnung anders aus. Dort genügt die turnusmäßige Messung im geplanten Stillstand.

Häufige Fragen

Welche Norm gilt für die Schwingungsmessung an Anlagen in Duisburg?

Maßgeblich ist die DIN ISO 20816. Sie regelt Messung und Bewertung von Maschinenschwingungen und teilt Anlagen nach Gruppe, Leistung und Lagerung ein.

Wie oft muss ich Korrosion im Dauerbetrieb messen?

Das hängt von der Korrosionsrate ab. Ein üblicher Einstieg ist die jährliche Wanddickenmessung an festen Punkten, bei Auffälligkeiten in kürzerem Abstand.

Was kostet Zustandsüberwachung für eine Pumpe?

Sensorik und Montage liegen je Maschine meist im niedrigen vierstelligen Eurobereich, die laufenden Kosten für Auswertung und Personal darunter. Konkrete Preise nennt nur ein Angebot.

Lohnt sich Predictive Maintenance für jede Anlage?

Nein. Sie lohnt sich bei kritischen Anlagen mit messbaren Vorläufersignalen und ausreichender Vorlaufzeit. Sonst ist die planmäßige Instandhaltung günstiger.

Welche Rolle spielt die Betriebssicherheitsverordnung?

Sie verlangt wiederkehrende Prüfungen und deren Dokumentation. Messgestützte Überwachung liefert die Nachweise, mit denen Betreiber diese Pflichten erfüllen.