Kälte Klima Service Eislingen (KKS) war auf das neue System von Kriwan Industrie-Elektronik aufmerksam geworden und erhielt das Angebot, es in der betreffenden Kundenanwendung zu testen. Wir hielten die Diagnosetechnik von Kriwan von Anfang an für vielversprechend. Die Kundenanlage zur Prozesskühlung, bestehend aus zwei Verdichtern, bot sich zur Nachrüstung für einen ersten Praxistest an. Wir erhofften uns davon die Gewinnung eindeutiger Daten als Basis für eine eventuelle Anlagenoptimierung, schildert KKS-Geschäftsführer und Kälteanlagenbauer-Meister, Michael Schneiker, die Ausgangslage.
Prozesskühlung von Kühlschmierstoffen in der Metallverarbeitung
Die mit dem System INT69 Diagnose ausgerüsteten Kälteverdichter sind in einer Anlage zur Kühlung und Filtrierung von Kühlschmierstoffen verbaut, die im Rahmen einer industriellen Fertigung von Motorkomponenten benötigt werden. Diese Metallkomponenten werden in einer Produktionshalle mit mehreren Fertigungsstraßen hergestellt, zu denen Bohr-, Schleif- und Drehmaschinen gehören. Diese Maschinen laufen durchgehend im 3-Schicht-Betrieb.
Zur Wärmeabfuhr und Verminderung der Reibung zwischen Werkzeugen und Werkstücken dienen Kühlschmierstoffe. Deren Aufgabe ist es, die beim Zerspanen entstehende Wärme möglichst schnell von der Zerspanungsstelle zu entfernen und damit eine Veränderung des Gefüges in den Randschichten von Werkzeug und Werkstück zu vermeiden. Auch die Bearbeitungsgenauigkeit profitiert von einer guten Kühlung. Die Schmiermittel dienen außerdem zum Abtransport der Metallspäne durch Wegspülen aus dem Arbeitsumfeld. Ein weiterer positiver Nebeneffekt ist der durch den Kühlschmierstoff hervorgerufene Korrosionsschutz der Werkstücke.
Bei der Motorenkomponentenfertigung in großen Stückzahlen kommt es auf eine gleichbleibend hohe Präzision der Werkstücke an. Werden sie und die Zerspanwerkzeuge nicht ausreichend gekühlt, dann droht im schlimmsten Szenario aufgrund der überhöhten Kühlschmierstofftemperaturen der Maschinenausfall durch eine Sicherheitsabschaltung oder das Risiko einer Ausschussproduktion, wenn sich die gefertigten Teile außerhalb der zulässigen Toleranzen befinden.
Der Kühlschmierstoff zirkuliert innerhalb der Fertigungsanlage in einem Kreislaufsystem und wird dabei nicht nur gekühlt, sondern auch filtriert, damit er länger nutzbar ist und die definierten Produktionsparameter eingehalten werden. In dem konkreten Anwendungsfall ist ein Band-Schwerkraftfilter im Einsatz, mit dem der Kühlschmierstoff aus der gesamten Produktionshalle gereinigt wird. Gleichzeitig wird das durch die Zerspanung erwärmte Fluid im Reintank der Filteranlage auf eine definierte Temperatur abgekühlt. Die Kühlung erfolgt mittels Direktverdampfung durch zwei 6-Zylinder-Kälteverdichter.
Zuverlässige Betriebsdaten aber woher?
Die Kühlung der Filteranlage wird bereits seit einigen Jahren von KKS Eislingen betreut. Vorher war jedoch ein anderes Unternehmen für den Service verantwortlich, das unter anderem die ursprünglich in der Filteranlage eingebauten Kälteverdichter ausgetauscht hatte. Bei der Übernahme der Anlagenbetreuung durch KKS Eislingen lagen wichtige Informationen über die ursprüngliche Auslegung der Wärmelast für die Kühlschmierstoffkühlung und technische Daten, der vom Anlagenhersteller eingebauten Original-Kälteverdichter, nicht mehr vor.
Verantwortliche des Fertigungsunternehmens hatten über längere Zeit die Beobachtung gemacht, dass die beiden Kälteverdichter der Filteranlage überaus häufig liefen. Weil die gesamte Produktion von der zuverlässigen Kühlschmierstoffkühlung abhängig ist und keine Betriebsstundenzähler verbaut waren, stellte sich für die Spezialisten von KKS Eislingen die Frage, wie zuverlässige Betriebsdaten ermittelt werden könnten. Der Einsatz der Diagnosetechnik von Kriwan schien dafür die passende Lösung zu bieten. Beide Verdichter wurden daher mit dem Verdichterschutzsystem INT69-Diagnose nachgerüstet, um solche Daten zu erhalten.
Die über einen Zeitraum von mehreren Monaten ermittelten Messergebnisse brachten schließlich Gewissheit: Verdichter 1 lief im Herbst zu über 90 Prozent der Zeit und selbst im Winter noch über 75 Prozent. Verdichter 2 lief im Herbst zu über 70 Prozent der Zeit und im Winter zu 60 Prozent. Tatsächlich liefen die Maschinen auch an kalten Tagen beinahe durchgehend, was nicht in Ordnung war, stellt Michael Schneiker von KKS fest. Auf der Basis der erhobenen Daten konnten mehrere Schlussfolgerungen gezogen werden. Danach stellte sich die Frage nach der Ursache der überlangen Verdichterlaufzeiten.
Die Verdampfer der beiden Verdichter befinden sich zur Kühlschmierstoffkühlung direkt im Reintank. Falls sich darin zu viele Späne abgelagert haben, kann dadurch die zur Verfügung stehende Verdampferoberfläche erheblich verkleinert sein. Dies wäre eine mögliche Ursache dafür, dass selbst im Winter bei niedriger Umgebungstemperatur die vorgesehene Medientemperatur nur noch schwer erreichbar ist. Diese Vermutung wurde im nächsten Schritt überprüft. Allerdings war dies bei laufender Kühlanlage kaum möglich und erforderte daher eine gewisse Vorlaufzeit.
Ursachenanalyse erleichtert
Mit den dokumentierten Betriebslaufzeiten der Kälteverdichter war es für die KKS-Kälteexperten wesentlich einfacher, den Zustand des Kühlbeckens und der Wärmeübertrager zu beurteilen. Denn im industriellen Fertigungsprozess im 3-Schicht-Betrieb rund um die Uhr wäre eine Abschaltung der Filteranlage zur Überprüfung der darin integrierten Kühlaggregate kaum möglich gewesen. Vielmehr müssen solche Servicearbeiten abgewartet werden, die ohnehin einen Stopp der Produktion zwingend erforderlich machen. Für den Fall, dass eine Reinigung der Filteranlage nicht zum gewünschten Ergebnis führt, hatten die Experten von KKS Eislingen bereits weitere Vermutungen für die hohe Laufleistung der beiden Kälteverdichter parat. Es bestand unter anderem der Verdacht, dass die gesamte Filteranlage ursprünglich für weniger Fertigungsstraßen ausgelegt war, und dass in der Vergangenheit mit dem kontinuierlichen Zuwachs des Produktionsumfangs zu viele weitere Werkzeugmaschinen in den Kühlschmierstoffkreislauf eingebunden wurden. Ebenfalls gemutmaßt wurde, dass die unterschiedlichen Laufhäufigkeiten durch die Stufenschaltung der Kälteverdichter verursacht wurden. Auch dies war zu überprüfen, um gegebenenfalls Anpassungen vorzunehmen.
Neben der effektiveren Fehlerdiagnose mithilfe des Verdichterschutzsystems INT69 Diagnose betrachtet der Kälteanlagenbauer-Meister Michael Schneiker die damit gewonnenen Diagnosedaten und ihre Aufbereitung auch als sinnvolles Instrument zur Kundenbindung Natürlich werde ich meinen Kunden die Diagnosedaten auch dann zeigen, wenn keine Besonderheiten aufgetreten sind. Denn es steigert das Vertrauen, wenn eindeutig dokumentiert werden kann, wie die Kälteverdichter gelaufen sind. Das ist wertvoller als allgemeine Aussagen. -
