Intelligente Zentralschmieranlage für Brückenkrane mit SPS
Intelligente Zentralschmieranlage von Kelude Schwerindustrie
Intelligente Zentralschmierlösung auf Basis der zeit- und mengengesteuerten Siemens S7-1200 SPS und eines cloudbasierten KI-Prädiktionsmodells für die Schmierung. Das System besteht aus der elektrischen Schmierpumpe KL-LP-200 (wählbar als Zweileitungs- oder Progressivsystem, Arbeitsdruck 20–40 MPa), einer SPS-programmierten Dosierölergruppe und einer KI-Analyseplattform. Ein Brückenkran kann damit 8 bis 64 Schmierstellen abdecken, die Dosiergenauigkeit beträgt ±0,01 ml. Das System wurde bereits bei 15 Unternehmen in China auf 52 Brückenkranen installiert und hat über 800.000 Betriebsstunden angesammelt. Es reduziert den Schmieraufwand im Schnitt um 80 %, senkt den Fettverbrauch um 30 %–50 % und verringert störungsbedingte Stillstände durch Schmierung um ca. 65 %.
Kelude Schwerindustrie gibt die Markteinführung seiner intelligenten Zentralschmieranlage für Krane bekannt. Das System ersetzt die herkömmliche manuelle Schmierung einzelner Punkte durch eine dreistufige Architektur aus elektrischer Schmierpumpe, SPS-gesteuerter Verteilung und cloudbasierter KI-Prädiktion. Es ermöglicht eine automatische, zeit- und mengengesteuerte Schmierung aller relevanten Schmierstellen – darunter Getriebelager, Radlager, Drahtseile und Hakenflasche – sowie eine KI-gestützte Wartungsvorhersage auf Basis der Betriebsdaten. Die folgenden Daten stammen aus dem Produkthandbuch der elektrischen Schmierpumpen Lincoln P203/P205 (Rev. 3, 2023), dem Siemens-S7-1200-Systemhandbuch (A5E02486680-AQ, 2024), der offiziellen Dokumentation zu XGBoost 2.1.0 sowie der Betriebsdatenbank von 15 umgesetzten Projekten der Kelude Schwerindustrie (Januar 2024 bis Juni 2026, Projektnummern KL-SL-2024-001 bis 015).
Systemarchitektur der Schmieranlage
Die intelligente Zentralschmieranlage ist dreistufig aufgebaut:
Zeit- und mengengesteuerte Schmierung
Das SPS-Programmverteilungsmodul ermöglicht über das HMI (Siemens KTP700 Basic PN) die Einstellung von Schmierintervall und Fördermenge für jede Schmierstelle. Einstellbereiche: Schmierintervall 1–720 Minuten (Schrittweite 1 Minute), Fördermenge 0,01–5,00 ml pro Hub (Schrittweite 0,01 ml). Das System unterstützt zwei Betriebsmodi: zeitbasiert (festes Intervall) und betriebsstundenbasiert (Schmierung nach einer definierten Anzahl von Betriebsstunden). Ein vollständiger Schmierzyklus für ein System mit 48 Schmierstellen dauert ca. 8–15 Minuten (abhängig von Rohrleitungslänge und Ölviskosität). In den umgesetzten Projekten sank der durchschnittliche manuelle Schmieraufwand von 6,5 Stunden pro Woche und Kran vor dem Umbau auf 1,2 Stunden pro Woche und Kran nach dem Umbau (nur noch Kontrolle des Ölstands erforderlich) – eine Einsparung von 81,5 %.
KI-Modell für die Schmierungsprädiktion
Das KI-gestützte Schmierungsmodell prognostiziert den optimalen Schmierzustand auf Basis von Betriebsdaten der Anlage (kumulierte Betriebsstunden, Arbeitstemperatur, Vibrationskennwerte, historische Schmierprotokolle). Das Modell verwendet den Gradient-Boosting-Regressionsalgorithmus (XGBoost 2.1.0) und wurde mit historischen Schmierungsfehlerdaten von Kelude Schwerindustrie trainiert (1.240 annotierte Stichproben, umfassend 8 Schmierungsfehlertypen × 3 Betriebsbedingungen). Die Modellgüte beträgt R²=0,87 (Bestimmtheitsmaß, Bewertung gemäß DIN 15018). Die mittlere Abweichung zwischen prognostizierter und tatsächlich benötigter Schmiermittelmenge beträgt ≤8 %. Erkennt das System eine Ölmengenabweichung an einem Schmierpunkt (Durchflussabweichung > ±15 % über 3 Zyklen), wird automatisch ein Leckagealarm und ein Wartungsauftrag ausgelöst. Laut Statistik umgesetzter Projekte reduziert der KI-gestützte Schmierzustand den Fettverbrauch gegenüber rein zeit- und mengenbasierten Verfahren um weitere ca. 15 %–20 %.
Systemzusammensetzung und Montage
Das Standardpaket umfasst: KL-LP-200-Schmierpumpenstation ×1 (mit Motorpumpeneinheit, Öltank, Ölstandsensor, Drucksensor), SPS-Steuerschrank ×1 (mit S7-1200 CPU 1212C, KTP700 HMI, Kommunikationsmodul CM1241), Schmierstoffgeber-Komponenten (konfiguriert nach Anzahl der Schmierpunkte, Standard 8/16/24/32/48/64 Punkte), Rohrleitungskomponenten (Hochdruck-Nylonrohre φ6/φ8/φ10 × je nach Länge, Verbindungen, Verteilerblöcke). Montageablauf: Positionierung der Pumpenstation → Verlegung der Hauptleitung → Installation der Verteiler-Schmierstoffgeber → Anschluss der Schmierleitungen an die Schmierpunkte → elektrische Verdrahtung → SPS-Programmdownload → Schmierstofftest. Die Montage an einem einzelnen Brückenkran dauert 1–2 Tage (Nutzung geplanter Wartungsfenster).
Wirtschaftlicher Nutzen
Am Beispiel von 8 Brückenkranen (32 t) in der Warmwalzwerkstatt eines Stahlunternehmens (jeder Kran mit 48 Schmierpunkten, Ausstattung mit 8× KL-SL-48-Systemen) ergibt sich folgender wirtschaftlicher Nutzen:
Die jährliche Gesamtersparnis beträgt ca. 64.900 €, die statische Amortisationszeit ca. 6,7 Monate. Bei einer Auslegungslebensdauer von 8 Jahren ergibt sich eine Lebenszyklusersparnis von ca. 482.000 €.
Vergleichstabelle der technischen Parameter
| Technische Parameter | Kennwert |
|---|---|
| Schmierpumpe Typ | KL-LP-200 |
| Arbeitsdruck | 20~40MPa |
| Fassvolumen | 8L / 20L / 40L |
| Schmierung Anzahl Punkte | Norm8/16/24/32/48/64Punkt |
| Schmiermittelmenge Genauigkeit | ±0.01mL/Mal |
| SPS-Steuerung | Siemens S7-1200 CPU 1212C |
| HMI | Siemens KTP700 Basic PN |
| Kommunikationsprotokoll | PROFINET / OPC UA / MQTT |
| AIModell | XGBoost Regression(R²=0.87) |
| Installierte Einheiten | 15Unternehmen / 52Einheit |
| Personaleinsparung | Personaleinsparung81.5% |
| Fettverbrauchsreduzierung | 30%~50% |
Weitere Informationen: Kelude Predictive-Maintenance-System für Krane – Aufrüstung mit Online-Vibrationserfassung und KI-basierter Restlebensdauer-Bewertung, IoT-Plattform für Fernüberwachung von Fahrzeugen: Architektur mit 4G/5G, MQTT und Cloud-Plattform
Häufige Fragen zur intelligenten Schmierung
F: Welche Fette und Öle unterstützt das intelligente Schmiersystem?
A: Unterstützt werden gängige Schmierfette wie Lithiumfett NLGI 0#–3#, Kalziumfett und Polyharnstofffett sowie Schmieröle nach ISO VG 46–680. Für spezielle Betriebsbedingungen (Hochtemperatur >150 °C, Tieftemperatur <−30 °C, Lebensmittelbereich) stehen entsprechende Spezialfette zur Verfügung. Beim Wechsel des Schmierstoffs ist eine Reinigung der Leitungen erforderlich (ca. 2 Stunden).
F: Muss bei der Aufrüstung bestehender Brückenkrane das vorhandene Schmiersystem demontiert werden?
A: Eine vollständige Demontage ist nicht erforderlich. Ablauf der Umrüstung: Originale manuelle Schmiernippel bleiben als Reserve erhalten; an den vorhandenen Schmierstellen werden T-Stück-Verbindungen und Schmierleitungen parallel installiert; die Leitungen werden entlang der Kopfträger und der Kranbrücke zur Schmierpumpenstation geführt; die Pumpenstation wird auf dem Laufsteg oder an einer festen Position am Boden montiert. Sämtliche Umbauarbeiten können in regulären Produktionspausen (1–2 Tage) abgeschlossen werden, ohne den Produktionsablauf zu beeinträchtigen.
F: Benötigt das KI-basierte Schmierstoffmodell historische Daten vom Betreiber?
A: Nein. Das Modell wurde bereits ab Werk mit 1.240 annotierten Datensätzen vortrainiert. In den ersten 30 Tagen nach Inbetriebnahme läuft das System im zeit- und mengenbasierten Modus und erfasst parallel die Betriebsbasisdaten der Anlage. Nach 30 Tagen erfolgt die automatische Umschaltung auf den KI-Vorhersagemodus. Ein Modellupdate wird vierteljährlich bereitgestellt (trainiert auf aggregierten Daten aller 52 installierten Anlagen).
F: Wie lange ist die Amortisationszeit des Systems?
A: Laut Statistik von 15 Kunden mit installierten Systemen: Konfiguration mit 8–16 Schmierpunkten ca. 4.800–7.900 € pro Kran, 24–32 Punkte ca. 8.300–13.700 € pro Kran, 48–64 Punkte ca. 15.900–22.900 € pro Kran. Bei einer 48-Punkt-Konfiguration (ca. 18.200 € pro Kran) ergibt sich unter Berücksichtigung von Einsparungen bei Arbeitszeit, Schmierstoff und Stillstandzeiten eine jährliche Ersparnis von ca. 8.100 € pro Kran – die Amortisationszeit beträgt etwa 2,2 Jahre. Bei mehreren Kränen reduziert sich der Stückpreis weiter (durch gemeinsame Nutzung von Pumpenstation und SPS).
