Unter Schwingungsanalyse versteht man das Messen und Analysieren der Schwingungsmuster Ihrer Anlagen. Dies ist eine der effektivsten Methoden, um die Betriebszeit Ihrer Anlagen zu verlängern und gleichzeitig Ihre gesamten Wartungskosten zu senken.
Veränderungen in den Schwingungsmustern können darauf hinweisen, dass eine Anlage nicht ausgewuchtet oder falsch ausgerichtet ist oder ein Lagerdefekt vorliegt. Moderne Schwingungssensoren sind empfindlich genug, um auch subtile Veränderungen der Schwingungen zu erkennen, sodass Techniker Probleme frühzeitig erkennen und reparieren können, bevor sie zu Ausfällen führen.
Wir werden einen Einblick in die Funktionsweise der Schwingungsanalyse geben und einige der gängigsten Ansätze erläutern.
Was ist Vibration?
Vibration ist die Hin- und Herbewegung oder Schwingung eines Objekts um seine Gleichgewichtslage. Eine Gitarrensaite vibriert, wenn man sie zupft; auch ein Motor vibriert, wenn er läuft.
Es ist normal, dass motorbetriebene Geräte während des Betriebs vibrieren - bis zu einem gewissen Grad. Übermäßige Vibrationen können jedoch auf ein Problem innerhalb Ihrer Anlage hinweisen. Verbogene Wellen, falsch ausgerichtete Teile und unausgewogene Anlagen können abnormale Vibrationen verursachen. Zuverlässigkeitsingenieure diagnostizieren diese Probleme durch die Analyse von Schwingungsmustern.
Was sind die Merkmale von Vibrationen?
Vibrationen haben drei wichtige Eigenschaften:
- Amplitude
- Frequenz
- Richtung
Jedes Merkmal liefert wichtige Informationen über den Zustand des Vermögens.
Amplitude (auch Auslenkung genannt) bezieht sich auf das Ausmaß der Schwingung. Je größer die Amplitude, desto größer sind die Schwingungen. Bei einer Wellenform wird die Amplitude normalerweise von Spitze zu Spitze gemessen.
Die Amplitude ist eine gute Möglichkeit, den Schweregrad zu messen; eine höhere Amplitude kann auf ein schwerwiegenderes Problem hinweisen.
Frequenz bezieht sich auf die Anzahl der Zyklen, die ein schwingendes Objekt pro Sekunde durchläuft. Die Frequenz wird in Hertz gemessen.
Richtung bezieht sich auf die Bewegung des schwingenden Objekts. Die Richtung kann z. B. axial oder radial sein.
Wie wird die Vibration gemessen?
Schwingungsanalytiker verwenden in der Regel tragbare Schwingungsanalysatoren und drahtlose Schwingungssensoren zusammen mit der Softwarezustandsüberwachung , um Schwingungspegel und -frequenzen zu messen. Die fortschrittlichsten Schwingungsanalyseprogramme nutzen auch künstliche Intelligenz.
Der gebräuchlichste Typ von Beschleunigungssensoren ist der piezoelektrische Sensor, der physikalische Schwingungen in elektrische Signale umwandelt. Diese Signale werden als Schwingungsdaten aufgezeichnet. Eine Software organisiert und analysiert dann die Daten, entweder als Wellenform oder als schnelle Fourier-Transformation (FFT).
Je nach Anlage können Techniker drahtlose Schwingungssensoren installieren, die Schwingungsdaten in Echtzeit messen. Einige Betriebe ziehen es vor, Schwingungsmessungen mit einem tragbaren Schwingungsanalysator wie dem VibXpert II von Pruftechnik durchzuführen.
Nach der Erfassung der Schwingungsdaten folgt die Analyse.
Wie funktioniert die Schwingungsanalyse?
Bei der Schwingungsanalyse werden Schwingungsdaten ausgewertet, damit die Wartungsteams Maßnahmen ergreifen und notwendige Reparaturen durchführen können. Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Analyse von Schwingungsdaten: Spektrumanalyse und Wellenformanalyse.
Was ist eine Spektralschwingungsanalyse?
Bei der Spektralanalyse werden die Schwingungsdaten "zerlegt", so dass die Techniker jede Komponente einzeln untersuchen können. Anstatt die Gesamtschwingungspegel zu betrachten, stellt die Spektralanalyse die Schwingungssignale im Frequenzbereich dar.
Die Spektralanalyse ist ein hervorragendes Mittel, um den Ort eines Maschinenfehlers zu lokalisieren. Maschinenkomponenten vibrieren mit unterschiedlichen Frequenzen, wenn sie ausfallen. So neigen beispielsweise Lager dazu, mit höheren Frequenzen zu vibrieren, wenn sie defekt sind.
Modale Analyse verwendet Software, um eine visuelle Darstellung der Frequenzgänge einer Anlage zu erstellen. Einige Teams verwenden Animationen, um eine visuelle Karte aller verschiedenen Schwingungsformen zu erstellen.
Was ist eine Wellenform-Schwingungsanalyse?
Die Wellenformanalyse zeigt Schwingungssignale im Zeitbereich an. Eine einfache Sinuswelle beispielsweise bildet die Schwingungspegel im Zeitverlauf ab. Dies ist eine gute Möglichkeit, sich einen Überblick über Schwingungsereignisse zu verschaffen und alarmierende Anomalien zu erkennen.
Mit der Wellenformanalyse können Sie feststellen, wie stark die Vibrationen sind. Sie kann auch genau feststellen, wann die extremsten Vibrationen auftreten. Die "Spitzen" einer Wellenform weisen auf Stoßereignisse hin. Die Untersuchung einer Wellenform kann Aufschluss darüber geben, zu welchem Zeitpunkt im Betriebszyklus diese Erschütterungen auftreten.
Die Techniker prüfen auch RMS (Root Mean Square), um die Intensität der Vibrationen zu bestimmen. Der Effektivwert misst die Gesamtenergie, die durch die Vibrationen Ihrer Anlage verursacht wird. Dies ist eine nützliche Kennzahl, um den Schweregrad des Problems zu ermitteln.
Methoden zur Analyse von Maschinenschwingungen
Die Schwingungsanalyse ist eine der effektivsten Techniken zur Erkennung von Defekten in rotierenden Maschinen. Richtig durchgeführt, kann die Schwingungsanalyse den Teams helfen, Maschinenfehler frühzeitig zu erkennen, so dass die Wartungsteams sofort Reparaturen durchführen können.
Die Schwingungsanalyse wird in den Betrieben schon seit langem als Teil einer vorbeugenden Wartungsstrategie eingesetzt. Heute nutzen immer mehr Betriebe die Schwingungsanalyse als wichtigen Bestandteil einer vorausschauenden Instandhaltung und eines zustandsüberwachung Ansatzes.
Was kann die Schwingungsanalyse aufdecken?
Die Schwingungsanalyse ist wie ein Frühwarnsystem für Ihre Anlage. Die heutigen Schwingungssensoren sind fein abgestimmt; sie erkennen winzige Veränderungen der Schwingungen, die auf einen Maschinendefekt hinweisen.
Die vier häufigsten Maschinenfehler bei rotierenden Maschinen sind
- Ungleichgewicht
- Fehlausrichtung
- Fehler im Lager
- Lockerheit
Bleiben diese Probleme unbehandelt, können sie sich zu großen Problemen entwickeln und zu Stillständen oder Produktivitätseinbußen führen. Hier kommt die Schwingungsanalyse ins Spiel.
Die Schwingungsanalyse identifiziert die ersten Anzeichen von Unwucht, Ausrichtungsfehlern, Lagerfehlern oder Lockerheit. Das bedeutet, dass die Wartungsteams Reparaturen einplanen können, wenn es gerade passt. Es bedeutet auch, dass die Probleme nicht außer Kontrolle geraten.
Beispiele für Schwingungsanalysen
Die Schwingungsanalyse kann für nahezu jeden Betrieb von Nutzen sein. Die Automobilbranche, die Fertigungsindustrie sowie die Öl- und Gasindustrie nutzen alle die Schwingungsanalyse, um ihren Betrieb aufrechtzuerhalten.
Was ist eine Schwingungsanalyse in der Instandhaltung?
Wartungsteams nutzen die Schwingungsanalyse, um frühzeitig Anzeichen von Unwucht, Lockerheit, Lagerfehlern oder Ausrichtungsfehlern zu erkennen.
Die meisten Betriebe arbeiten heute nach einem engen Produktionsplan, der keinen Spielraum für Ausfallzeiten oder Produktionseinbrüche lässt. Ein typisches Werk hat auch viel mehr kritische Anlagen als früher. Gleichzeitig haben die meisten Teams mit Arbeitskräftemangel zu kämpfen.
All dies bedeutet, dass es wichtiger denn je ist, den reibungslosen Betrieb von Anlagen aufrechtzuerhalten. Die Schwingungsanalyse hilft den Teams, neue und sich entwickelnde Maschinenfehler im Auge zu behalten. Es ist auch eine gute Möglichkeit, einen gewissen Spielraum in den Wartungsplan einzubauen, indem Fehler früh genug erkannt werden, um sie dann zu beheben, wenn es am günstigsten ist.
Häufig sammeln die Wartungstechniker während ihrer Fahrten Daten mit tragbaren Schwingungsmessgeräten. Diese Schwingungsmessungen werden dann von internen Zuverlässigkeitsingenieuren oder externen zustandsüberwachung Dienstleistungen, wie sie von Fluke Reliability angeboten werden, analysiert.
Allgemeine Beispiele für die Schwingungsanalyse
Jede rotierende Anlage hat eine Standard-Vibrationssignatur". Wenn sich diese Signatur ändert, ist das ein Zeichen dafür, dass etwas nicht stimmt.
Motorgetriebene Anlagen wie Pumpen und Luftkompressoren eignen sich hervorragend für eine Schwingungsanalyse. Wenn Sie Ihre Pumpen und Kompressoren mit einem Schwingungssensor ausstatten, können Sie frühzeitig Anzeichen von Problemen erkennen und diese im Keim ersticken.
Werkzeuge zur Schwingungsanalyse
Schwingungsanalysetools sind empfindlich genug, um auch subtile Anzeichen von Problemen zu erkennen. Die meisten von ihnen sind intuitiv zu bedienen, auch für Personen ohne technischen Hintergrund.
Was ist ein Vibrationssensor?
Sensoren messen und zeichnen Schwingungsbeschleunigung, -geschwindigkeit und -frequenz auf. Ihre Techniker können Schwingungssensoren an fast allen zu überwachenden Anlagen oder Komponenten anbringen.
Drahtlose Sensoren können kontinuierlich Vibrationsdaten erfassen und in Echtzeit übertragen, so dass Ihnen nichts entgeht. Sie können die meisten Sensoren auch so programmieren, dass sie Sie warnen, wenn die Vibrationsstärke einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
Was ist ein Schwingungsanalysator?
Schwingungsanalysatoren sind in der Regel zusammengesetzte Geräte: Sie sind zum Teil Sensor, zum Teil Computer. Schwingungsanalysatoren sind mit piezoelektrischen Beschleunigungsmessern ausgestattet, um Schwingungspegel zu messen. Sie analysieren diese Daten auch und zeigen sie an. Einige Schwingungsanalysatoren können Maschinenfehler diagnostizieren und den Benutzer bei der Reparatur unterstützen.
Was ist Schwingungsüberwachung?
Bei der Schwingungsüberwachung werden Sensoren und Datenanalyse eingesetzt, um Ihre wichtigsten Anlagen ständig im Auge zu behalten. Die meisten Betriebe haben nicht das Personal, um alle ihre Anlagen manuell zu überwachen. Der Einsatz eines Netzwerks von Schwingungssensoren und -analysatoren stellt sicher, dass Sie Probleme stets im Blick haben und Ihre begrenzten Ressourcen optimal nutzen können.
zustandsüberwachung Schwingungsanalyse
zustandsüberwachung überwacht den Gesamtzustand Ihrer Anlagen mithilfe von Sensoren und Datenanalyse. Ziel ist es, neue Maschinenfehler zu erkennen, solange sie noch klein und überschaubar sind. Richtig gemacht, kann zustandsüberwachung Sie auf Anzeichen für ein Problem aufmerksam machen, Wochen oder sogar Monate, bevor sie sich zu einem Problem entwickeln.
Die Schwingungsanalyse ist ein wichtiger Bestandteil jeder Strategie zustandsüberwachung . Durch die Identifizierung kleinster Veränderungen im Schwingungsniveau hilft die Schwingungsanalyse den Teams, Problemen zuvorzukommen.
zustandsüberwachung hängt von Sensoren, Software und IIoT-Tools zur Erfassung und Analyse von Daten ab. Die meisten Teams benötigen eine gewisse Schulung, um ein zustandsüberwachung Programm zu implementieren, aber die Tools sind dennoch intuitiv zu bedienen.
Es ist ein solider Ansatz für Teams mit begrenztem Fachwissen oder für Betriebe, die mit einem schmalen Budget arbeiten. Und natürlich ist es eine großartige Möglichkeit für jeden, mehr Ergebnisse in Form von Betriebszeit und größerer Zuverlässigkeit zu erzielen.