Condition Monitoring in der Schwingungsmessung

Wenn es um eine höchstmögliche Anlagenverfügbarkeit geht, ist eine kontinuierliche Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) notwendig. Sie erkennt, ob Anlagenteile durch Verschleiß vorzeitig ausfallen oder durch Schwingungen beschädigt werden könnten. Die Schwingungsanalyse ermöglicht eine vorausschauende, planbare Instandhaltung. Eine zuverlässige Zustandsanalyse ist bei vielen Anlagen allerdings nicht trivial. Es gilt Wälzlager, Gleitlager und Getriebe zu überwachen und Störeinflüsse gezielt herauszufiltern. Die Sensorik, die Schwingungsmesstechnik und die Auswertesoftware müssen dafür geeignet und ausreichend leistungsfähig sein. Das Monitoring muss zudem an die jeweilige Anlage angepasst werden.

Condition Monitoring für unterschiedliche Anwendungen

• Überwachung von Anlagen für höchste Anlagenverfügbarkeit
• Zustandsüberwachung von Wälz- und Gleitlagern
• Turbinen- und Generatorenüberwachung
• Pumpenprüfstände
• Getriebeprüfstände

Schwingungsmesstechnik überwacht Anlagenkomponenten

Die Erfassung und Auswertung von Schwingungen erfordert eine leistungsfähige Messtechnik. Das Messgerät Expert Vibro wurde speziell für Monitoringaufgaben an rotierenden Maschinen und für Schwingungsaufgaben entwickelt.

Autarker lokaler Betrieb

Expert Vibro ist sehr leistungsfähig und kann durch seinen internen Speicher rein lokal betrieben werden. Die Sensorsignale werden über 4, 8, 12 oder 16 synchrone Messkanäle mit Abtastraten von bis zu 50kHz pro Kanal erfasst.

Analyse und Überwachung

Die Messtechnik erfasst die Beschleunigungswerte und den Wellenabstand, verdichtet die Daten zu aussagekräftigen Kennwerten und wertet diese online aus. Eingestellte Schwellwerte werden in Echtzeit überwacht und bei Grenzwertverletzungen können Digital-Ausgänge in msec geschaltet werden.

Leistungsfähige Signalverarbeitung

Bei großen Anlagen können unterschiedliche Bauteile für die unerwünschten Schwingungen verantwortlich sein. Mit einer Frequenzanalyse und durch eine Phasenbestimmung ist eine tiefergehende Diagnose, eine genaue Identifizierung einzelner Komponenten und ein differenziertes Bild auffälliger Schwingungen möglich.

Software für Schwingungsanalysen

ProfiSignal ist die Software für die Messwerterfassung, -analyse, Visualisierung und Automatisierung. Die Zusatzoption „Vibro“ liefert spezielle Visualisierungen für schwingungsmesstechnische Analysen wie Bode-Diagramm, Frequenzspektrum (FFT), Hüllkurvenspektrum oder das Wasserfall-Diagramm. Mit der Software ProfiSignal 20 können Messdaten dezentral erfasst und über beliebige Endgeräte standort- und plattformunabhängig abgerufen werden.

Praxisbeispiel Transportbandüberwachung

Die Rollen an den Carriern eines Gepäcktransportfördersystems werden durch die andauernden Belastungen stark beansprucht. Der Verschleiß und die Ausfallrate der Rollen sind allerdings sehr unterschiedlich. Um einen Stillstand des Gepäcktransports zu vermeiden, wird jeder Carrier durch zwei Beschleunigungssensoren einzeln überwacht.

Die sehr große Masse an Sensordaten wird in der Messtechnik zunächst vorselektiert und verdichtet und schließlich per OPC UA HA an die Steuerung übertragen. Die Auswerteroutinen wurden durch die Anwendungsentwicklung von Delphin erstellt, getestet und vor Ort implementiert. Jetzt wird der Verschleiß der Transportrollen permanent überwacht und eine zeitgerechte Instandhaltung ermöglicht.

Praxisbeispiel Lüfterüberwachung

In den Fertigungshallen eines pharmazeutischen Betriebs sorgen Großlüfter für die Einhaltung vorgegebener Temperaturbereiche. Um den Ausfall von Lüftern und Unterbrechungen im laufenden Betrieb zu vermeiden, werden die Antriebslager der Lüfter durch Beschleunigungssensoren überwacht. So wird der Zustand permanent analysiert und der Abnutzungsgrad ermittelt. Durch die ständige Lüfterüberwachung wird sichergestellt, dass jedes Lager nach dem Abnutzungsgrad vorausschauend ausgetauscht werden kann.

Für die Antriebslager sind Grenzwerte definiert, die bei einem gestiegenen Verschleiß einen (nicht kritischen) Voralarm auslösen. Die vorverarbeiteten und verdichteten Daten werden über die ODBC-Schnittstelle (Open Database Connectivity) an das zentrale ERP-System übermittelt. Kommt es zu einem schwerwiegenden Fehler erfolgt ein Hauptalarm und der Betrieb wird automatisch gestoppt, um eine Beschädigung des Lüfters zu verhindern.

Größtmögliche Flexibilität für das Condition Monitoring

Das Messgerät Expert Vibro wurde für einen möglichst flexiblen Einsatz entwickelt. Es kann je nach Bedarf oder für tiefergehende Analysen die Daten unterschiedlicher Sensoren aufnehmen sowie Schwingungs- und Prozessdaten miteinander verbinden.

Neben Beschleunigungssensoren lassen sich z. B. auch Temperatur-, Wirbelstrom-, Körperschall-, Kraft-, Druck- und Durchflusssensoren oder Messmikrofone nach IEPE-Standard (Integrated Electronics Piezo Electric) einbinden. Durch eine Datenerfassung mit 24-Bit-Auflösung und sehr hohen Abtastraten können Schwingungs- und Prozessmesswerte in einem System zeitsynchron erfasst und ausgewertet werden.

Schwingungsmesstechnik an die Anlage adaptieren

Für die Zustandsüberwachung einer Maschine oder Anlage können je nach Anwendung sehr unterschiedliche Anpassungen erforderlich sein. Es geht in der Praxis häufig um eine anlagenspezifische Sensorik, um die Anbindung an ein vorhandenes Datenbanksystem sowie um den Anschluss an die Anlagensteuerung.

Die Messtechnik von Delphin stellt dafür die Schnittstellen bereit, wie OPC UA, Modbus RTU, Modbus TCP, PROFIBUS oder CAN. Softwareseitig werden OPC UA (HA) und ODBC unterstützt. Die Anwendungsentwicklung von Delphin unterstützt bei Bedarf, um eine möglichst rasche und problemlose Adaption der Messtechnik an die jeweilige Anlage zu gewährleisten.

Die Messtechnik soll leistungsfähig und trotzdem kompakt sein

Für das Condition Monitoring mit Schwingungsmesstechnik ist eine besonders leistungsfähige Messeinrichtung erforderlich. Neben der Datenerfassung geht es um die schnelle Verarbeitung sehr großer Datenmengen, eine Online-Vorverarbeitung, Kennwertberechnungen, besondere Analysemethoden wie die Phasenwinkelbestimmung, die Auswertung von hochaufgelösten Frequenzspektren (FFT) sowie um eine Alarmverarbeitung in Echtzeit beim Überschreiten von Grenz- und Schwellwerten. Durch sehr kompakte Abmessungen, wie beim Messgerät Expert Vibro (217 x 88 x 128 mm) ist in der Regel kein zusätzlicher Schaltschrank erforderlich.