Schwingungsmessgerät überwacht Komponenten vor Ort

Mechanische Probleme schneller erkennen

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Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Produktionsanlagen ist unmittelbar abhängig von den Anlagenkomponenten. Motoren, Antriebe und andere mechanische Komponenten nehmen hier eine Schlüsselrolle ein. Eines der wichtigsten Hilfsmittel zur Überwachung dieser Komponenten ist die Schwingungsanalyse, beispielsweise mit dem Schwingungsmessgerät Fluke 810.

Die Autorin: Christina Wilhelm Market Communication Manager, Fluke

Teure Maschinen und Antriebe werden mittels Condition Monitoring kontinuierlich rechnergestützt überwacht, um Veränderungen vom Sollzustand sofort zu erkennen und damit teure und sicherheitskritische Folgeschäden zu vermeiden. Die meisten industriellen Anlagen bestehen allerdings aus einer Reihe von einzelnen Komponenten, die nicht alle fernüberwacht werden, sondern in Instandhaltungsprogrammen regelmäßig vor Ort inspiziert werden. Hierbei ist viel Handarbeit erforderlich, bei denen moderne Messgeräte einen erheblichen Anteil an der schnellen und sicheren Diagnose haben.
Schwingungen können die Folge einer Vielzahl von Bedingungen sein, die entweder einzeln oder in Kombination auftreten. Einige Hauptursachen sind:
  • Unwucht: Eine Unwucht tritt bei rotierenden Körpern auf, deren Masse nicht rotationssymmetrisch verteilt ist. Mit zunehmender Maschinendrehzahl steigen die Kräfte durch die Auswirkungen der Unwucht quadratisch an. Unwucht kann die Lebensdauer der Lager erheblich verkürzen sowie übermäßige Maschinenschwingungen verursachen.
  • Falsche Ausrichtung von Wellen: Eine falsche Ausrichtung kann beispielsweise während der Montage oder im Lauf der Zeit aufgrund von wärmebedingter Ausdehnung, sich verschiebenden Teilen oder nicht ordnungsgemäßem Zusammenbau nach der Instandhaltung entstehen. Die sich dadurch ergebenden Schwingungen können radial, axial (parallel zur Achse der Maschine) oder beides sein.
  • Verschleiß: Teile wie Kugel- oder Rollenlager, Antriebsriemen oder Getriebe können mit zunehmendem Verschleiß eine Ursache für Schwingung sein.
  • Lockerung: Schwingungen, die ansonsten möglicherweise unbemerkt bleiben, können festgestellt werden und Schäden verursachen, wenn das Lager des schwingenden Teils nicht mehr einwandfrei fixiert oder zu locker befestigt ist. Lockerungen können ihre Ursache durch Schwingungen haben, können aber umgekehrt auch erst die Schwingungen verursachen.
Auswirkungen von Schwingungen
Wenn Schwingungen einer Maschine unerkannt bleiben oder ignoriert werden, können sie den Verschleiß beschleunigen (z. B. geringere Lebensdauer der Lager) und die Anlage beschädigen. Maschinen, bei denen Schwingungen vorhanden sind, können Lärm und Sicherheitsrisiken verursachen sowie zu einer Verschlechterung der Arbeitsbedingungen im Werk führen. Schwingungen können einen übermäßig hohen Stromverbrauch von Maschinen zur Folge haben und die Produktqualität beeinträchtigen. Im schlimmsten Fall kann die Anlage durch Schwingungen so stark beschädigt werden, dass sie ausfällt und die Produktion stillsteht. Es gibt jedoch auch einen positiven Aspekt bei Schwingungen von Maschinen: Korrekt gemessene und analysierte Schwingungen können bei einem Programm zur zustandsbasierten Instandhaltung als Indikator für den Zustand der Maschine dienen, anhand dessen der Instandhaltungstechniker feststellen kann, wann Korrekturmaßnahmen notwendig sind.
Schnelle Schwingungsmessung
Wenn Schwingungen über den Pegel hinaus ansteigen, der vom Hersteller spezifiziert wurde oder der aus der Inbetriebnahme oder der Historie der Maschine bekannt ist, kann das ein Hinweis darauf sein, dass eine umfassende Prüfung der Ursachen oder eine sofortige Instandhaltungsmaßnahme notwendig ist.
Ein modernes Schwingungsmessgerät wie das handliche Fluke 810 hilft dem Techniker bei der schnellen und zuverlässigen Ermittlung der Ursache und des Schweregrads der Schwingungen. Es ist zur Erfassung der häufigsten mechanischen Probleme durch Unwucht, Lockerung, falsche Ausrichtung sowie Lagerdefekte in vielen unterschiedlichen mechanischen Anlagen konzipiert und ist zu Messungen an Motoren, Ventilatoren, Gebläsen, Riemen- und Kettenantrieben, Getrieben, Kupplungen, Pumpen, Kompressoren, Blockpumpen und Spindeln geeignet. Fluke 810 wurde dafür entwickelt, über die gemessenen Schwingungen die mechanischen Probleme und damit die Hauptursache für den problematischen Zustand der Anlage zu erkennen und die Probleme unverzüglich zu lösen. Mit dem triaxialen Aufnehmer erkennt das Gerät Schwingungen schnell auf drei Bewegungsebenen.
Im Messgerät ist ein Diagnoseverfahren implementiert, das den Betrieb der Maschine analysiert und die Fehler durch einen Vergleich der Schwingungsdaten mit einem umfangreichen Bestand an Daten vergleicht, die im Laufe von mehreren Jahren an typischen mechanischen Komponenten vor Ort entwickelt wurden und im Messgerät hinterlegt sind.
Schwingungsmessgeräte und Software für die Überwachung des Zustands einer Maschine gibt es schon seit langem, allerdings sind viele Schwingungsmessgeräte relativ komplex zu bedienen und besitzen wenig Eigenintelligenz. Heute arbeiten jedoch viele Instandhaltungsteams in der Industrie unter einem erheblichen Zeit- und Kostendruck, der schnelles Handeln erfordert. Das Schwingungsmessgerät 810 verwendet einen einfachen Schritt-für-Schritt-Prozess, um Maschinenfehler bei der ersten Messung zu dokumentieren, ohne dass eine Historie vorheriger Messungen nötig ist. Es findet nicht nur Fehler, sondern identifiziert die Probleme, stellt sie in Klartext dar und gibt auf einer vierstufigen Skala eine Einschätzung zum Schweregrad der Probleme ab, mit der die Instandhaltungstechniker Prioritäten bei den Instandhaltungsmaßnahmen setzen können. Es bietet auch Empfehlungen zu Reparaturen an. In Form der integrierten Kontext-Hilfemenüs stehen den Benutzern Echtzeit-Anleitungen und Tipps zur Verfügung.
Die mechanische Diagnose beginnt, wenn der Benutzer auf der betreffenden Maschine den triaxialen TEDS-Beschleunigungsmesser positioniert. Der Beschleunigungsmesser besitzt eine magnetische Befestigung und kann auch mithilfe von Befestigungspads montiert werden, die mit Klebeband befestigt werden. Während des Betriebs der betreffenden Maschine erkennt der Beschleunigungsmesser deren Vibration auf drei Bewegungsebenen und gibt diese Informationen an Fluke 810 weiter. Anhand von mehreren ausgeklügelten Algorithmen liefert das Schwingungsmessgerät eine Klartext-Diagnose zur Maschine und zeigt die empfohlenen Lösungsmöglichkeiten auf.
Konzept zur Maschinen-Diagnose
Zur Bewertung von mechanischen Anlagen ist es in der Regel erforderlich, deren Zustand über einen längeren Zeitraum mit einem zuvor festgelegten Richtwert zu vergleichen. Schwingungsmessgeräte, die bei der zustandsbasierten Überwachung oder der vorausschauenden Instandhaltung verwendet werden, basieren auf diesen Richtwert-Zuständen, um den Zustand der Maschine und die noch verbleibende Restlaufzeit zu ermitteln. Das Diagnoseverfahren des Fluke 810 dagegen analysiert den Betrieb der Maschine und erkennt die Fehler durch einen Vergleich der Schwingungsdaten mit einem umfangreichen Bestand an Informationen, die im Laufe von mehreren Jahren vor Ort entwickelt wurden.
Die mitgelieferte Viewer-PC-Software bietet für Datenspeicherung, -analyse und -dokumentation zusätzliche Funktionalitäten wie:
  • Maschinen-Einstellungen am Computer erstellen und die Daten an Fluke 810 übertragen
  • Diagnoseberichte im PDF-Dateiformat erstellen
  • Vibrationsspektren detailliert betrachten
  • Wärmebilder in den Formaten JPEG und Fluke IS2 importieren und speichern, um einen umfassenden Überblick über den Zustand der Maschine zu erhalten
Online-Info: www.cav.de/0411454
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