Hier entsteht der Instandhaltungsplan für die 18 neuen Fahrantriebe, und hier übergebt ihr das Projekt. Nimm dir eure Motorwahl aus Teil 3, das Übergabeprotokoll aus Teil 6 und den Fehlersuchleitfaden aus Teil 7 dazu.
Schritt 2 von 4. Du ordnest die Grundmaßnahmen, rechnest Kosten und Kennzahlen, wählst Strategien, diagnostizierst einen Lagerschaden, bewertest die Umwelt, stellst den Plan auf und übergibst das Projekt.
Danach: Rechenwege und Lösungen zu Teil 8
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Instandhaltung ist keine Liste von Terminen, sondern eine Entscheidung je Baugruppe: Wann lohnt es sich, einzugreifen, bevor etwas ausfällt?
Am Ende hast du: einen Instandhaltungsplan für 18 Antriebe mit Kostenvergleich, Kennzahlen, Ersatzteilliste und Umweltbilanz, übergeben an Bahnbetrieb und Elektrowerkstatt bei Meilenstein M5.
Karte „Formeln der Antriebstechnik“: Kräfte, Moment, Leistung, Drehzahl und Geschwindigkeit, Energie, Effektivmoment und die Umrechnungen aus dem Wirtschaftsraum Nordamerika. Die Karte steht im Wissensspeicher. Leg sie neben jede Rechnung.
Erst du, dann die anderen
Die Elektrowerkstatt fragt: „Wie oft müssen wir die Lager der neuen Motoren anschauen?“ Eine Zahl dafür gibt dir keiner vor. Wie würdest du das Intervall festlegen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Herstellervorgabe übernehmen. Das Handbuch nennt Intervalle für Schmieren und Tausch. Schnell und abgesichert, aber der Hersteller kennt euer Fahrspiel, eure Rampe und euren Winter nicht.
- Aus der Laufleistung und dem Wartungsfenster ableiten. Alle Maßnahmen so bündeln, dass jeder Zug in festen Abständen eine Nacht bekommt. Gut planbar, aber das Intervall folgt dann dem Kalender, nicht dem Zustand.
- Messen und am Trend entscheiden. Bei jeder Inspektion Schwingung messen und eingreifen, wenn der Trend den Grenzwert erreicht. Nutzt den Abnutzungsvorrat aus, braucht aber Messtechnik, Daten und jemanden, der sie liest.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Gegebene Werte: Flotte, Instandhaltung, Lager und Ersatzteile · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Flotte, Instandhaltung, Lager und Ersatzteile
- Flotte und Laufleistung
- 18 Wagen, 9 Züge, davon 8 im Spitzenbetrieb nötig · rund 100.000 km je Zug und je Fahrmotor im Jahr
- Alte Gleichstrommotoren
- Bürstenwechsel alle 40.000 km, 3 h je Motor mit zwei Elektronikern · Kommutator überdrehen alle 200.000 km, 16 h
- Neue Dreiphasenmotoren
- Lager nachschmieren alle 50.000 km, 0,5 h je Motor · Lagertausch alle 1.000.000 km oder nach Zustand, 6 h je Motor mit zwei Elektronikern
- Wartungsfenster
- nachts 1:00 bis 4:30 Uhr, je Nacht ein Zug in der Werkstatt
- Ziel und Kosten
- Verfügbarkeit mindestens 99,5 % im Monat · Stundensatz der Elektrowerkstatt 65 €/h
- Ausfälle der Flotte im letzten Monat
- alte Antriebe, 30 Tage, alle 9 Züge rund um die Uhr bereit: 6 Ausfälle mit 2,5 h, 4,0 h, 1,5 h, 6,0 h, 3,0 h und 1,0 h bis zur Wiederinbetriebnahme
- Zug 4 im Probebetrieb (Teil 7)
- 14 Tage, 9 Stillstände, jeder rund 1,5 h bis zur Wiederinbetriebnahme
- Lager B-Seite der Fahrmotoren
- Rillenkugellager, 8 Kugeln, Kugeldurchmesser 25,4 mm, Teilkreisdurchmesser 120 mm, Berührungswinkel 0°
- Dauer weiterer Maßnahmen
- Inspektion eines Zugs (beide Wagen) 2,5 h mit zwei Elektronikern · Isolationsmessung 1 h je Zug · Ölwechsel 2 h je Getriebe · Kühlflüssigkeit 1,5 h je Umrichter
- Ersatzteile, Preis und Lieferzeit
- Lagersatz mit isoliertem Lager 380 €, 1 Woche · Fahrmotor 9.800 €, 16 Wochen · Schleifstück 45 €, 2 Wochen · Drehgeber 420 €, 3 Wochen · Lüftermotor am Bremswiderstand 650 €, 4 Wochen
- Altmotoren
- 18 Gleichstrommotoren zu je 748 kg
- Bremsenergie (Referenzwert aus Teil 4, ASM)
- mit Rückspeisung nutzbar 72.645 kWh je Zug und Jahr
Alle Werte zur alten Bahn sind Unterrichtswerte. Die Vorgaben des Herstellers stehen im Handbuchauszug bei Aufgabe 12.7.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Instandhaltungsplan und Übergabe M5
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- der Zuordnung der Tätigkeiten zu den Grundmaßnahmen nach DIN 31051
- dem Kostenvergleich alt und neu mit Arbeitsstunden, Kosten und Wartungsnächten
- den Kennzahlen MTBF, MTTR und Verfügbarkeit für Flotte und Musterzug
- der Strategie je Baugruppe mit Begründung und der Diagnose des Lagerschadens an Zug 6
- der Umweltbilanz mit Maßnahmen
- dem Instandhaltungsplan für 18 Antriebe mit Ersatzteilliste und einem Inspektionsprotokoll aus dem Labor
- dem Übergabepaket, dem Kennzahlenbericht, dem Übergabeprotokoll und der Schlusspräsentation
Zur Dokumentation
Jede Maßnahme mit Baugruppe, Grundmaßnahme, Strategie, Intervall, Dauer, Personal, Quelle der Vorgabe und Sicherheitsmaßnahme. Jede Rechnung mit Formel, eingesetzten Werten und Einheit. Plan und Kennzahlenbericht tragen Version und Datum.
Abgenommen von der Leitung Bahnbetrieb und der Elektrowerkstatt bei Meilenstein M5. Die Elektrowerkstatt unterschreibt, wenn sie den Plan ohne Rückfrage anwenden kann.
12.1Ordne die Tätigkeiten an den Antrieben nach DIN 31051 und DIN EN 13306
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Aufgabe 12.1
Diese Tätigkeiten stehen in den Unterlagen der Elektrowerkstatt und in euren Ergebnissen aus Teil 7:
- a · Lager der Fahrmotoren nachschmieren
- b · Schwingung am Fahrmotor messen und mit dem Trend vergleichen
- c · Schleifstück tauschen, nachdem es die Verschleißgrenze unterschritten hat
- d · Montageanweisung ändern und an allen Zügen die Geberleitung getrennt von der Motorleitung verlegen
- e · Isolationswiderstand der Motorwicklung messen
- f · Ansauggitter des Fremdlüfters am Bremswiderstand reinigen
- g · Lager nach Riffelbildung tauschen
- h · Fehlerspeicher auslesen und auswerten
- i · Lüftungsmeldung je Wagen getrennt auswerten und bei Störung auf die mechanische Bremse überblenden
- j · Getriebeöl wechseln
Ordne die Tätigkeiten an den Antrieben nach DIN 31051 und DIN EN 13306:
- Ordne jede Tätigkeit einer der vier Grundmaßnahmen zu: Wartung, Inspektion, Instandsetzung oder Verbesserung.
- Erkläre den Unterschied zwischen Wartung und Instandsetzung am Abnutzungsvorrat.
- Ordne jede Tätigkeit der präventiven oder der korrektiven Instandhaltung zu.
- Erkläre den Unterschied zwischen Fehlzustand und Ausfall an einem Fehler aus Teil 7.
| Tätigkeit | Grundmaßnahme nach DIN 31051 | präventiv oder korrektiv |
|---|---|---|
| a | ||
| b | ||
| c | ||
| d | ||
| e | ||
| f | ||
| g | ||
| h | ||
| i | ||
| j |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Instandhaltung · Wartung · Instandsetzung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
12.2Vergleiche den Aufwand für die alten und die neuen Fahrmotoren
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Aufgabe 12.2
Vergleiche den Aufwand für die alten und die neuen Fahrmotoren:
- Berechne die Zahl der Bürstenwechsel der Flotte im Jahr.
- Berechne Arbeitsstunden und Kosten für Bürstenwechsel und Kommutator im Jahr.
- Berechne Arbeitsstunden und Kosten der neuen Motoren für Nachschmieren und anteiligen Lagertausch im Jahr.
- Ermittle die Ersparnis im Jahr und statisch über 30 Jahre.
- Berechne, wie viele Wartungsnächte die Bürstenwechsel im Jahr belegen und wie viele das Nachschmieren.
- Bewerte, was die frei werdenden Nächte für die Verfügbarkeit bedeuten.
- Vergleiche das Ergebnis mit deiner Schätzung aus dem Auftrag.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Kostenrechnung · Wartung · Kalkulation
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
12.3Beurteile die Verfügbarkeit mit Kennzahlen
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Aufgabe 12.3
Beurteile die Verfügbarkeit mit Kennzahlen:
- Berechne MTTR, MTBF und Verfügbarkeit der Flotte im letzten Monat.
- Prüfe das Ziel von 99,5 %.
- Berechne dieselben Kennzahlen für Zug 4 im Probebetrieb aus Teil 7.
- Berechne die Ausfallzeit, die ein Zug im Monat höchstens haben darf.
- Leite ab, welche MTBF Zug 4 bei gleicher MTTR erreichen muss.
- Erkläre die zwei Hebel, mit denen die Instandhaltung die Verfügbarkeit erhöht.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Instandhaltung · Instandsetzung · Kennzahlen, Betriebs-
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
12.4Wähle für jede Baugruppe des Antriebs eine Instandhaltungsstrategie
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Aufgabe 12.4
Wähle für jede Baugruppe des Antriebs eine Instandhaltungsstrategie:
- Benenne die drei Phasen der Badewannenkurve.
- Ordne die drei Fehler von Zug 4 aus Teil 7 und den Bürstenverschleiß der alten Motoren je einer Phase zu.
- Begründe, weshalb eine zeitorientierte Instandhaltung gegen Ausfälle der ersten Phase wenig nützt.
- Vergleiche die vier Strategien nach Kosten, Ausfallrisiko und Aufwand für Messung und Daten.
- Entscheide und begründe für jede Baugruppe in der Tabelle eine Strategie.
| Baugruppe | Strategie | Begründung | Messgröße oder Intervall |
|---|---|---|---|
| Fahrmotor, Lager | |||
| Fahrmotor, Wicklung | |||
| Drehgeber und Geberleitung | |||
| Zwischenkreiskondensatoren | |||
| Kühlkreis des Umrichters | |||
| Bremswiderstand und Fremdlüfter | |||
| Stromabnehmer, Schleifstücke | |||
| Getriebe | |||
| Motorleitungen und Stecker |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Instandhaltung · Wartung · Normalverteilung
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
12.5Diagnostiziere den Schaden am Fahrmotor MA2 von Zug 6
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Aufgabe 12.5
Messung der Elektrowerkstatt nach dem Befund (Unterrichtswerte):
| Messung an Zug 6, Lagerisolation B-Seite, 500 V | Messwert |
|---|---|
| MA1 | 120 MΩ |
| MA2 | 0,3 Ω |
Diagnostiziere den Schaden am Fahrmotor MA2 von Zug 6:
- Berechne die Drehfrequenz und die Überrollfrequenzen am Außenring und am Innenring des Lagers B-Seite bei 2.947 min⁻¹.
- Ordne die Linien des Hüllkurvenspektrums einem Schadensort zu.
- Erkläre den Weg, auf dem ein Strom aus dem Umrichter durch das Lager fließen kann.
- Beurteile die Messung der Lagerisolation.
- Schätze aus dem Schwingungstrend ab, bei welcher Laufleistung der Alarmwert erreicht wird und wie viele Wochen das noch sind.
- Plane Abhilfe und Termin des Lagertauschs im Wartungsfenster.
- Leite ab, was ihr an den übrigen 17 Motoren prüft.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Schmiermittel · Prüfung elektrischer Maschinen · Potenzialausgleich bei Maschinen
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
12.6Bewerte die Umweltaspekte von Umbau und Instandhaltung
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Aufgabe 12.6
Die Fettmenge je Lager steht im Handbuchauszug bei Aufgabe 12.7, die übrigen Mengen bei den gegebenen Werten.
Bewerte die Umweltaspekte von Umbau und Instandhaltung:
- Vergleiche alt und neu für jeden Stoff und jede Energieform in der Tabelle.
- Berechne die Masse der Altmotoren, die in die Verwertung gehen.
- Berechne die Fettmenge, die das Nachschmieren der Flotte im Jahr braucht.
- Bewerte die Umweltaspekte in einer begründeten Rangfolge.
- Lege für jeden Stoff fest, wie er entsorgt oder zurückgeführt wird.
| Stoff oder Energie | alt | neu | Maßnahme |
|---|---|---|---|
| Bürstenstaub | |||
| Lagerfett | |||
| Getriebeöl | |||
| Kühlflüssigkeit Umrichter | |||
| Magnete (nur bei PMSM) | |||
| Bremsenergie | |||
| Altmotoren | |||
| Alte Steuerungselektronik |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Vorschriften Umweltschutz · Abfall · Abfallentsorgung · Recycling
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
12.7Stellt den Instandhaltungsplan für die 18 Fahrantriebe auf
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Aufgabe 12.7
Auszug aus den Handbüchern der neuen Antriebe (Unterrichtswerte):
| Baugruppe | Vorgabe des Herstellers (Auszug aus dem Handbuch) |
|---|---|
| Fahrmotor | Lager nachschmieren alle 50.000 km mit 40 g des freigegebenen Fetts je Lager · Lagertausch spätestens nach 1.000.000 km · Schwingung der Lager: Warnung 2,8 mm/s, Alarm 4,5 mm/s · Isolationswiderstand der Wicklung jährlich, 1.000 V, mindestens 20 MΩ · Lagerisolation B-Seite jährlich, 500 V, mindestens 1 MΩ |
| Traktionsumrichter | Fehlerspeicher bei jeder Inspektion auslesen · Kühlflüssigkeit alle 2 Jahre tauschen · Kapazität der Zwischenkreiskondensatoren jährlich über die Diagnose prüfen, Tausch bei 10 % Verlust, spätestens nach 15 Jahren |
| Bremswiderstand und Fremdlüfter | Ansauggitter alle 25.000 km reinigen, in der Laubzeit alle 10.000 km · Lüfterstrom bei jeder Inspektion · Widerstandselemente und Anschlüsse jährlich besichtigen |
| Stromabnehmer | Schleifstück neu 30 mm, Verschleißgrenze 20 mm · Dicke alle 25.000 km messen |
| Getriebe | Ölstand bei jeder Inspektion · Ölwechsel alle 200.000 km |
| Drehgeber und Leitungen | Stecker, Schirmauflage und Befestigung alle 25.000 km besichtigen |
Stellt den Instandhaltungsplan für die 18 Fahrantriebe auf:
- Stellt aus dem Handbuchauszug und euren Strategien die Maßnahmen je Baugruppe zusammen.
- Legt je Maßnahme Intervall, Dauer, Personal und Sicherheitsmaßnahme fest.
- Bündelt die Maßnahmen so zu Inspektionen und Hauptuntersuchungen, dass sie ins Wartungsfenster passen.
- Berechnet die Wartungsnächte im Jahr.
- Vergleicht sie mit den Wartungsnächten der alten Motoren.
- Entscheidet und begründet die Ersatzteilhaltung mit Lieferzeit und Verfügbarkeit.
- Führt nach eurem Plan im Antriebslabor eine Inspektion an einem Motor durch.
- Protokolliert die Inspektion.
- Bewertet euren Plan gegen das Verfügbarkeitsziel und die Kosten.
Euer Instandhaltungsplan:
| Baugruppe | Maßnahme (DIN 31051) | Strategie | Intervall | Dauer, Personal | Vorgabe (Handbuch) | Sicherheitsmaßnahme | Nächte im Jahr |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fahrmotor, Lager | |||||||
| Fahrmotor, Wicklung | |||||||
| Traktionsumrichter | |||||||
| Bremswiderstand und Fremdlüfter | |||||||
| Stromabnehmer | |||||||
| Getriebe | |||||||
| Drehgeber und Leitungen | |||||||
Eure Ersatzteilhaltung:
| Teil | Bestand | Lieferzeit | Begründung |
|---|---|---|---|
| Fahrmotor | |||
| Lagersatz isoliert | |||
| Schleifstück | |||
| Drehgeber | |||
| Lüftermotor Bremswiderstand | |||
Euer Inspektionsprotokoll aus dem Labor:
| Prüfpunkt | Messmittel | Messwert | Grenzwert | Urteil |
|---|---|---|---|---|
| Schwingung Lager B-Seite | ||||
| Isolationswiderstand Wicklung | ||||
| Lagerisolation B-Seite | ||||
| Sichtprüfung Stecker, Schirm | ||||
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Instandhaltung · Wartung · Betriebsanleitung · Arbeiten in elektrischen Anlagen
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
12.8Übergebt das Projekt bei Meilenstein M5 an Bahnbetrieb und Elektrowerkstatt
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Aufgabe 12.8
Übergebt das Projekt bei Meilenstein M5 an Bahnbetrieb und Elektrowerkstatt:
- Stellt das Übergabepaket für beide zusammen.
- Legt fest, welche Kennzahlen die Elektrowerkstatt jeden Monat an den Bahnbetrieb meldet und ab welchem Wert gehandelt wird.
- Plant die Schlusspräsentation mit Bezug auf M1 bis M4: was festgelegt war, was umgesetzt ist, was ihr geändert habt und weshalb.
- Haltet die Schlusspräsentation vor Auftraggeber und Elektrowerkstatt.
- Sichert die Übergabe im Übergabeprotokoll mit Maßnahmenplan.
- Bewertet euer Vorgehen im ganzen Projekt.
Für die Schlusspräsentation:
| Meilenstein | Was wir damals festgelegt haben | Was jetzt umgesetzt ist | Was wir geändert haben und weshalb |
|---|---|---|---|
| M1 Lastenheft | |||
| M2 Auswahl | |||
| M3 Bremsen und Positionieren | |||
| M4 Musterzug fährt | |||
| Im nächsten Projekt machen wir anders |
Euer Kennzahlenbericht:
| Kennzahl | Zielwert | Handlungsschwelle | Wer meldet | Wer handelt |
|---|---|---|---|---|
Übergabeprotokoll, offene Punkte:
| Nr. | Offener Punkt | Wer | Bis wann | erledigt |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Inbetriebnahme · Instandhaltung · Kennzahlen, Betriebs- · Präsentation · Prüfprotokoll
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
Die Lage ändert sich
Ein Jahr nach der Übergabe meldet die Elektrowerkstatt: Ein Fahrmotor ist nach 8 Monaten Betrieb mit Lagerschaden ausgefallen. Er stand am Morgen still, der Zug musste abgeschleppt werden.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe, ob euer Instandhaltungsplan den Schaden rechtzeitig erkannt hätte.
- Entscheide, ob ihr Intervall, Strategie oder Abnahmeprüfung ändert.
- Begründe, wie Ersatzteilhaltung und Reservezug die Verfügbarkeit in diesem Fall sichern.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.