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Schwingungsanalyse
Schwingungen, Temperatur und Drehzahl von Maschinen messen
VSHOOTER® Diagnosekamera zur Darstellung des Maschinenzustandes
Veränderungen an der Maschine wie Temperatur und Schwingungen können Anzeichen von sich anbahnenden Defekten sein. Einerseits sollen nicht unnötig oft Teile wie Wälzlager ausgetauscht werden, nur weil eine bestimmte Betriebsdauer abgelaufen ist (vorbeugende Instandhaltung), andererseits sind aber komplette Ausfälle grundsätzlich zu vermeiden. Die im modernen Betrieb angestrebte Lösung ist die „zustandsabhängige Wartung“: Es werden regelmäßig Messdaten gesammelt und ausgewertet; die Auswertung bildet die Basis für die Entscheidung, eine Wartung durchzuführen. Bei den Messdaten handelt es sich um Schwingungen und Temperatur, die für die Beurteilung des Maschinenzustandes benötigt werden.
Schwingungen automatisch auswerten
Die Schwingungsüberwachung wird schon so lange praktiziert wie es Maschinen gibt. Denn was ist das Abhören mit dem Ohr anderes als eine Schwingungsüberwachung? In diesem Kontext spricht man auch von Körperschall. Das sind die Schwingungen, die in der Maschine vom Metall übertragen werden. Bekannt ist der Effekt von der Eisenbahnschiene: Sie überträgt das Fahrgeräusch viel schneller als die Luft. Es ist also sinnvoll, diesen Körperschall für die Maschinendiagnose zu verwenden, da er simultan entsteht und nicht durch Nachbargeräusche verfälscht werden kann. Weit verbreitet ist der Einsatz von PiezoBeschleunigungsaufnehmern. Sie sind robust, sehr leicht und können mit einem Magnet an der Maschine befestigt werden. Darüber hinaus sind sie in der Lage, sowohl langsame Schwingungen, z. B. 10 Hz, als auch hochfrequenten Körperschall von z. B. 15 kHz zu erfassen. Das Entstehen der Schwingungen ist konstruktiv bedingt, bspw. durch eine Unwucht der Welle. Die oszillierte Masse wird auch durch Massenausgleich nicht vollständig kompensiert. In Elektromotoren, Getrieben, Riemen und Kupplungen werden Schwingungen durch kleine mechanische Fehler (Unwuchten) verursacht. Diese werden solange akzeptiert, wie sie sich in einem gewissen Toleranzbereich befinden. Der Zeitpunkt, wann die Toleranzgrenze erreicht oder überschritten ist, ist nur durch eine regelmäßige Aufnahme von Messdaten und deren Auswertung möglich. Die kann entweder durch eine ständige OnlineÜberwachung erfolgen – dazu müssen viele Sensoren und deren Vernetzung an jeder Maschine installiert sein – oder aber durch die Erfassung der Daten mit einem mobilen Messgerät. Die Auswertung muss dann von geschultem und erfahrenem Fachpersonal durchgeführt werden, das oftmals nicht vorhanden ist. Deshalb stellt das Unternehmen Hilger u. Kern eine einfach zu bedienende Analysekamera vor: die Vshooter Kamera. Sie übernimmt die Auswertung automatisch.
Mehrere Parameter gleichzeitig ermitteln
Vshooter ist eine Kamera zur Anzeige des Maschinenzustandes. Sie vereinigt in einem Foto die Thermografie und die Schwingungsdaten mit der dazugehörenden Drehzahl. Das MCP (Machine Condition Picture)Protokoll stellt die Maschinenzustände farblich als Ampelfunktion dar. Die Auswertung der Schwingungen erfolgt automatisch und wird gemäß der ISO 10816 bewertet und dargestellt. Eine PCSoftware oder eine SmartphoneApp ist nicht notwendig. Die Analyse wird von der Auswerteelektronik der Kamera durchgeführt, die Ergebnisse können dann in einem PC gespeichert und für Trendanalysen weiter verwendet werden (Übertragung mit USBKabel). Auf Grundlage der internationalen ISO Norm ISO 108163 werden folgende Schwingungsparameter gleichzeitig ermittelt:
Beschleunigung in g (mm/sec²): 10 bis 15 000 Hz für Wälzlagerschäden oder fehlende LagerSchmierung; daraus wird ein FFTAlarmSpektrum (Grenzwert) erstellt. (Die Fast Fourier Transformation ist eine mathematische Methode, um das Zeitsignal in eine einfach erkennbare Frequenz und Amplitudendarstellung umzuwandeln).
Geschwindigkeit in mm/ s (RMS): Bereich 10 bis 1 000 Hz für die Diagnose von Unwucht, Ausrichtfehler, Versatzvon 2 Wellen oder losen Teilen, Pumpenkavitation, elektrische Probleme wie lockere Isolation, lockere Wicklung, Zündfehler der Halbleiter (Strom nicht sinusförmig).
Amplitude in µm: Bereich < 10 Hz für niedere Drehzahlen < 100 Upm. 0P = ZeroPeak = Ampl. von Null zum Scheitelwert und PP = Peak–Peak = Ampl. von Scheitelwert zu Scheitelwert.
Die Beschleunigung wird mit einem angeschlossenen Piezosensor erfasst, die Tempe raturkontrolle mit der Infrarotlinse und die Drehzahl mit dem integrierten Stroboskop. Aus der Beschleunigung werden mathe matisch die Geschwindigkeit und die Amplitude errechnet.