Schwingungsmessgerät

Expert Vibro

Mit dem Expert Vibro steht Ihnen ein Schwingungsmessgerät zur Erfassung von transienten Signalen und Schwingungen / Vibrationen zur Verfügung. Modernste Prozessortechnologie auf Basis leistungsfähiger FPGA-Prozessoren ermöglicht auf kleinstem Raum 4, 8, 12 oder 16 synchrone Messkanäle mit hohen Abtastraten. 24 Bit-A/D-Wandler garantieren äußerste Genauigkeit.

 

Die FFT-Berechnung erfolgt bereits im Gerät. Durch die Datenlogger und SPS Funktion kommt das Schwingungsmessgerät bereits nahezu überall auf der Welt zum Einsatz.

Schwingungsmessgerät: kompakt, intelligent und schnell

Mit Expert Vibro ist es uns gelungen, komplexe Funktionen und die Anforderungen an eine hohe Flexibilität anwenderfreundlich in ein Schwingungsmessgerät zu fassen. Durch das Schwingungsmessgerät eröffnen sich neue Anwendungsfelder bei denen der Einsatz von Schwingungsmesstechnik bisher nicht wirtschaftlich möglich war. Zum Einsatz kommt geräteintern ein Dual Core Prozessor mit zusätzlicher FPGA-Logik. Der Prozessor verfügt über genügend Leistungsreserven um auch komplexe Schwingungen zu messen und zu berechnen.

 

Als Anwender können Sie flexibel zwischen der Messung von Spannungen, IEPE- oder Wellenschwingungssensoren umschalten. Integrierte Komparatoren und Digital-Eingänge erlauben eine flexible Triggerung. Messwerte werden „on the fly“ überwacht und bei Grenzwertverletzungen können Digital-Ausgänge in msec geschaltet werden. Erfahren Sie mehr hierzu in unserem Produktvideo.

 

Schwingungen liefern Informationen zum Zustand von Lagern, Wellen und Maschinen. Vibrationen haben oft den entscheidenden Einfluss auf die Qualität von Produktionsprozessen. Folgerichtig müssen Schwingungen permanent erfasst, intelligent ausgewertet und zu aussagekräftigen Kennwerten verdichtet und überwacht werden. In kritischen Situationen müssen Maschinen in Millisekunden abgeschaltet werden.


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Expert Vibro vereint scheinbare Gegensätze und fasst viele Anforderungen und Funktionen im Bereich moderner Schwingungsmessung in einem sehr kompakten Gerät zusammen. Alternative Technologien erfordern häufig mehrere Geräte. Mit Expert Vibro wird die Schwingungsmessung leicht verständlich. Dementsprechend sind Inbetriebnahme- und Schulungszeiten kurz und eine Einarbeitung kann äußerst schnell erfolgen.

 

Expert Vibro bietet den Anwendern Analyse- und Überwachungsfunktionen, intelligente Signalvorverarbeitung mit autarker Datenspeicherung und vielseitige Feldbusanbindungen in einem Gerät. Neben einer direkten Kostenersparnis werden lästige Schnittstellenprobleme gleich von Anfang an vermieden.

 

Besondere Vorteile ergeben sich bei der Signalverarbeitung durch eine modulare Anordnung unterschiedlicher Vorverarbeitungsfunktionen. Quasi wie in einem Baukasten können Filter, wie Hoch-, Tief- oder Bandpass mit Gleichrichtern, Integratoren, Differentiatoren oder Dezimatoren zu Vorverarbeitungsketten verschaltet werden. Ein Eingangssignal kann über mehrere Vorverarbeitungsketten parallel ausgewertet werden. Damit wird eine besonders hohe Einsatzflexibilität erreicht.

 

Im Fall von nicht periodischen Signalen, wie es bei der Störungssuche der Fall ist, kann mit Expert Vibro genau analysiert werden. In dem Betriebsmodus „permanente Abtastung“ werden auch kleinste Störungen erfasst. Expert Vibro misst, überwacht und speichert völlig autark. In Verbindung mit dem internen Datenspeicher arbeitet Expert Vibro besonders sicher und zuverlässig.

Produkteigenschaften

  • 4, 8, 12, 16 Analog-Eingänge, synchron, 50kHz Abtastrate pro Kanal, per Software umschaltbar mV, mA, IEPE
  • Integrierte Komparatoren für KeyPhasor ®-Sensoren
  • Bis zu 14 GB Datenloggerspeicher im Schwingungsmessgerät
  • 4 Digital-Eingänge für Frequenzmessung bis 1 MHz
  • 4 Analog-Ausgänge für Monitoringzwecke
  • 8 Digital-Ausgänge
  • Grafikfähiges Display im Schwingungsmessgerät für Vor-Ort-Anzeigen

Anwendungen mit dem Schwingungsmessgerät

  • Wellenschwingungsüberwachung und Wellenschwingungsanalyse
  • Maschinenschwingungen und Gehäuseschwingungen
  • Brennraumschwingungsüberwachung
  • Getriebeschwingungsanalyse
  • Wälzlagerüberwachung und Lagerschadensdiagnose
  • Mobile Schwingungsmessung
  • Airgap

Funktionen des Schwingungsmessgerät

Mehrkanal Schwingungsmessgerät

Das Schwingungsmessgerät verfügt über 4, 8, 12 bzw. 16 synchrone Analog-Eingänge mit Abtastraten bis zu 50kHz pro Kanal. Zum Einsatz kommen 24-Bit-A/D-Wandler, die äußerste Messgenauigkeit garantieren. Alle Kanäle sind gegeneinander galvanisch getrennt. Querbeeinflussungen zwischen den Kanälen können gar nicht erst entstehen. Integrierte Komparatoren und Digital-Eingänge erlauben eine flexible Triggerung. Messwerte werden „on the fly“ überwacht und bei Grenzwertverletzungen können bis zu acht Digital-Ausgänge in msec geschaltet werden.

 

Mit Hilfe der Softwarekanäle können Grenzwertverletzungen systematisch zu Sammelalarmen zusammengefasst werden. Alarme können alternativ zu der Ausgabe auf Digital-Ausgängen, auch über Feldbusschnittstellen abgesetzt werden. Auf zwei Analog-Ausgängen können Kennwerte oder Rohzeitsignale von Analog-Eingängen ausgegeben werden.

Verfügbare Ausführungen

FFT (fast Fourier transform) im Schwingungsmessgerät integriert

Die vielseitigen Softwarekanäle qualifizieren Expert Vibro für tiefergehende Analysen und Überwachungsaufgaben. Alle relevanten Kennwerte werden aus Zeitsignalen und Spektren ermittelt. Spektren werden online berechnet (FFT - fast Fourier transform) und zusammen mit Zeitsignalen und Kennwerten gespeichert. Anwender können modular eigene Analysefunktionen kanalselektiv zusammenstellen. Zu den Funktionen gehören Hoch-, Tief- und Bandpassfilter, Integratoren, FFT-Algorithmen und vieles mehr.

 

Typisch ist die Überwachung von harmonischen Schwingungen. Die Phasenmessung liefert dazu die passenden Kennwerte. Auch ungerade Harmonische, wie zum Beispiel die Schaufelpassierfrequenz, können berechnet werden. Zur Überwachung von Frequenzbändern können drehzahladaptive schmalbandige Kennwerte, wie Hauptfrequenz, RMS eines Bandes oder maximale Amplitude im Band ausgewertet und überwacht werden.

Flexibilität durch programmierbare Funktionen

Das Schwingungsmessgerät verfügt über erweiterte Programmierfunktionen zur Signalverarbeitung. Diese werden unter dem Begriff „Softwarekanäle“ zusammengefasst. Die Softwarekanäle ermöglichen Funktionen wie Grenzwertüberwachung, Integration oder Onlineberechnung und werden sehr einfach konfiguriert. Anwender, die keine Experten in der Programmierung sind, können problemlos eigene Überwachungsaufgaben oder Bilanzierungen selbständig implementieren.

 

Das Baukastenprinzip ist bewährt und sehr beliebt. Softwarekanäle werden per Mausklick angelegt, konfiguriert und später geräteintern, autark abgearbeitet. Dabei hat ein Softwarekanal jeweils einen oder mehrere Eingänge und einen Ausgang. Softwarekanäle können einfach miteinander verknüpft werden. Somit stellen auch komplexere Funktionen kein Problem dar. Alle Funktionen werden autonom durch den leistungsfähigen Prozessor durchgeführt und garantieren dadurch einen sicheren Betrieb des Schwingungsmessgerät.

 

Fernüberwachung und autarker Betrieb

Für den autarken Betrieb sind in dem Schwingungsmessgerät große industrielle Datenlogger-Speicher verbaut. Der Speicher kann sowohl Rohsignale als auch Spektren und Kennwerte speichern. Ausgelesen wird der Speicher über USB, LAN oder mit einem USB Stick direkt am Gerät. Ein Passwortschutz stellt sicher, dass nur authentifizierte Zugriffe erlaubt werden.

 

Eine drahtlose Anbindung in Netzwerke, sowohl in lokale WLANs oder über UMTS- oder LTE ist mit dem Schwingungsmessgerät direkt möglich. Im Gerät werden dazu Wireless Module oder Modem eingebaut. Ein Slot für eine SIM Karte ist auf der Gerätefront vorhanden. Der Anschluss von Antennen erfolgt an den SMA-Buchsen am Gerät. Das Touchdisplay vom Schwingungsmessgerät Expert Vibro zeigt wichtige Konfigurationsdaten oder Messwerte übersichtlich an.

Anwendungen für das Schwingungsmessgerät

Monitoring und Überwachung

Das Schwingungsmessgerät kann in vielen Anwendungen eingesetzt werden. Die Sensoreingänge sind universell und können per Software auf den jeweiligen Sensortyp umgeschaltet werden. Der Anschluss von IEPE Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeit- oder Schwingwegsensoren ist problemlos möglich.

 

Genauso können auch beliebige Sensoren mit Spannungs- oder Stromausgang verwendet werden (z. B. schnelle Drucksensoren, die im Bereich der Brummmessung/Humming bei Verbrennungsprozessen Verwendung finden). Jeder Eingang kann individuell konfiguriert werden. Eine Beschleunigungs- und eine Wellenschwingungsmessung kann gleichzeitig erfolgen.

Lagerschwingung messen

Messung, Aufzeichnung und Überwachung der absoluten Lagerschwingung an Maschinen mit wälzgelagerten rotierenden Teilen wie Elektromotoren, Pumpen, etc.
 

  • Auswertung der Schwingstärke Veff gemäß DIN ISO 10816
  • FFT-Analyse im Schwingungsmessgerät / Frequenzband-Überwachung Auswertung mittels Hüllkurven-Frequenzspektrum für Lagerschadensdiagnose
  • Überwachung von Schwingungspegeln
  • Prozess- und Schwingungsmessgrößen in einem Gerät
  • Fortschrittlicher Aufzeichnungsspeicher im Schwingungsmessgerät
  • Visualisierung und Analyse mittels Zeitsignal-, Trend-, FFT-Spektrum-, FFT-Kaskaden-, Orbit- und Polar-Diagramm in ProfiSignal
  • Direkte Berechnung des Hüllkurvenspektrums

Wellenschwingung messen

Messung, Aufzeichnung und Überwachung der statischen und dynamischen Bewegung einer gleitgelagerten rotierenden Welle (in Bezug zum feststehenden Lagergehäuse) an Turbinen, Verdichtern, Kompressoren, Groß-Ventilatoren, etc.
 

  • Auswertung von Schwingungsbreite Spp und Maximalausschlag Smax gemäß VDI2059
  • Sensor-Drahtbruch-Überwachung im Schwingungsmessgerät
  • Überwachung der statischen Wellenposition
  • Überwachung der dynamischen Wellenschwingung
  • FFT-Analyse im Gerät / Frequenzband-Überwachung
  • Drehzahlmessung und Triggerung über Impuls der rotierenden Welle
  • Prozessmessgrößen und Schwingungsmessgrößen in einem Schwingungsmessgerät
  • Intelligenter Aufzeichnungs-Speicher im Schwingungsmessgerät
  • Visualisierung und Analyse mittels Zeitsignal-, Trend-, FFT-Spektrum-,
    FFT-Kaskaden-, Orbit-Diagramm in ProfiSignal

Schnittstellen des Schwingungsmessgerät

Schwingungsmessgerät mit Schnittstellen zu Feldbussystemen und zum PC

Das Schwingungsmessgerät wird über LAN in das Netzwerk oder per USB mit dem PC verbunden. Das Gerät bietet zur Ankopplung an Feldbusse zwei PROFIBUS DP Slave-Schnittstellen, eine Modbus TCP und eine Modbus RTU, sowie eine frei konfigurierbare CAN Schnittstelle.

 

Die Schnittstellen können alternativ auch zur Ankopplung von beliebigen Messgeräten und Sensoren über RS232/485 verwendet werden. Mittels GSD-Datei wird Expert Vibro in den PROFIBUS integriert. Wahlweise kann die Betriebsart auf redundanten PROFIBUS lt. PNO 2.212 V1.2 umgeschaltet werden. Die LAN- und RS485-Schnittstelle kann Daten über das Protokoll Modbus TCP/RTU übertragen.

Schnittstellen und Anschlüsse

  • LAN
  • USB
  • PROFIBUS
  • Modbus TCP
  • Modbus RTU
  • CAN Schnittstelle
  • RS232
  • RS485

Das perfekte Schwingungsmesssystem

Das Schwingungsmessgerät unterstützt den Betrieb als Modbus-Master oder Slave. Die LAN-Schnittstelle überträgt alle Messwerte, einschließlich der Softwarekanäle online und mit hoher Geschwindigkeit ins Intranet oder Internet. Von jedem Netzwerk-PC kann über diese Schnittstelle auf das Gerät zugegriffen werden. Um Schwingungsmessungen mit höheren Kanalzahlen zu realisieren, können mehrere Expert Vibro-Geräte synchronisiert werden.

PC-Software für das Schwingungsmessgerät

Mit ProfiSignal als Schwingungssoftware Schwingungen überwachen und analysieren

Das Schwingungsmessgerät Expert Vibro ist durchgängig an die Software ProfiSignal angebunden und wird zusammen mit der Option „Vibro“ als Schwingungssoftware angeboten. ProfiSignal ist die Komplettsoftware für Anwendungen aus dem Bereich der Messwerterfassung und -analyse, Visualisierung und Automatisierung.

 

Die Software ist sehr benutzerfreundlich und kombiniert einen professionellen Funktionsumfang mit erstklassiger Bedienbarkeit. ProfiSignal ist modular, skalierbar und in den drei Versionen Go, Basic und Klicks verfügbar.

 

 

Die ProfiSignal Option „Vibro“ ergänzt ProfiSignal um die Diagramme

 

  • Spektrum (FFT)
  • Spektrogramm
  • Kaskaden-Diagramm
  • Hüllkurvenspektrum
  • Ordnungsanalyse
  • Bode-Diagramm
  • Zeitsignal (y(t), y(x))
  • Orbit-Diagramm
  • Polar-Diagramm

und ermöglicht die Darstellung der mit dem Schwingungsmessgerät gemessenen und berechneten Schwingungswerte. Das Orbit- und Trend-Diagramm ermöglicht die graphische Darstellung der kinetischen Wellenbahn inkl. der maximalen Auslenkung Smax und der Winkellage / -phase.

 

Die Konfiguration des Schwingungsmessgerät erfolgt mit der Software „DataService / Konfigurator“. Das Konfigurationskonzept beruht auf dem bewährten und intuitiven System. Neben der Online-Konfiguration ist auch eine Offline-Konfiguration möglich. Gerätekonfigurationen werden unverlierbar im Schwingungsmessgerät gespeichert.

Technische Daten des Schwingungsmessgerät

Expert Vibro

Ein- / Ausgänge

Analog-Eingänge

 

 

4, 8, 12 oder 16 synchrone Abtastung

Abtastrate, einstellbar pro Kanal20 Hz .. 50 kHz
Nutzsignal-BandbreiteDC .. 20 kHz
Spannungsmessbereich± 25 V
Strommessbereiche0 .. 20 mA / 4 .. 20 mA / frei
Signalkonditionierung, softwareseitig umschaltbarKeine, AC-Kopplung, IEPE
Auflösung/Art ADC / Eingangsimpedanz24 Bit Sigma-Delta / 4 MΩ
Spannungsfestigkeit ± 100 VDC
Galvanische Trennung Kanal zu Kanal / Kanal zu System / PE± 400 VDC
Messgenauigkeit0,5 mV + 0,008 % vom Messwert
Digital-Eingänge4
Eingangssignallow: 0 .. 1 V / high: 5 .. 100 VDC@3,5 mA
Galvanische Trennung Kanal zu anderen Kanaltypen / Kanal zu System / PE± 400 VDC
Max. Eingangsfrequenz / Min. Pulsbreite1 MHz / 500 ns
Analog-Ausgänge4
Auflösung16 Bit
Ausgabebereiche0 .. 10 V / ± 10 V / 0 .. 20 mA / 4 .. 20 mA / ± 20 mA
Galvanische Trennung Kanal zu anderen Kanaltypen / Kanal zu System / PE± 400 VDC
Min. Last / Max. Bürde650 Ω
Digital-Ausgänge8
Max. Schaltspannung / -strom50 V / 2,5 A für 2 Sekunden, 250 mA Dauerstrom
Galvanische Trenung Kanal zu anderen Kanaltypen / Kanal zu System / PE± 400 VDC
PWM Grundfrequenz / Tastverhältnis5 Hz .. 10 KHz / 1:1000
Datenspeicher
Intern / Extern2 .. 14 GB (ca. 30 Millionen Messwerte pro GB ) / USB, NFS, CIFS, (S)FTP

Signalverarbeitungs-Funktionen

Hochpass- / Tiefpass- / Bandpassfilter

Grenzfrequenz / Filterordnung / Filtercharakteristik5 Hz .. 20 kHz / 4, 6, 8, 10 / Butterworth, Bessel, Chebyshev, kritische Dämpfung

Analysis

Integrator / DifferentiatorEinfach- oder Doppel-Integrator / Differentiator

FFT

Linienzahl / Fensterfunktion / Mittelung100 .. 12.800 Linien (zero padding bis 32k Punkte)  / von-Hann, Hamming, Flat-Top, Turkey / 2 .. 32-fach
FFT-TypenSchmal- / Breitband, Hüllkurve / Demodulation, Amplituden-Phasenspektrum

Kennwerte aus dem Zeitsignal

Max.- / Minimalwert, Spitze-Spitze-Wert, Arithm. Mittelwert, Effektivwert, Max. der vekt. Summe, Air-gap, Scheitelfaktor

Kennwerte aus dem Frequenzspektrum

Amplitude, Frequenz und Phase der Hauptschwingung und beliebiger Harmonischer, Summenwert, quadratisches Mittel (in beliebigen Frequenzbändern), Restwert
Amplituden für diverse Schadfrequenzen von Wälzlagern, Zahnradstufen, Planetenstufen
Kennwerte auf Digital-Eingang
Frequenz0,2 Hz .. 1 MHz
Zähler64 Bit, UP-Downcounter, Quadraturdekoder
Schnittstellen
Mechanische Ausführung COM 1 / COM 2RS485, 9-polige Sub-D-Buchse, IEC 61158-2
Mechanische Ausführung COM 3RS232, 9-polige Sub-D-Stecker
LAN1 x 1000Base-T
WLAN / WWAN (optional)802.11b/g/n / GPRS, UMTS, LTE mx. 100 Mbit/s
USBDevice 2.0 / Host 2.0 / low / high / full
PROFIBUS2 x PROFIBUS DPV1 / Slave max. 12 Mbit, auch redundant nach PNO 2.212 V1.2
CAN / RS 232/4852 x CAN 2.0 / Modbus RTU Master & Slave, SCPI, ASCII
TCP/IPModbus TCP Server & Client, OPC UA Server & Client; SMTP, NTP, PTP
Allgemeine technische Daten
Abmessungen / GewichtB 217 x H 88 x T 128 mm / 750 g
BefestigungTragschiene DIN EN 60715 oder Schraubbefestigung
SignalanschlüsseSteckbare Schraubklemmen, 96 Klemmen in 2 Reihen, max. 1,5 mm²
Temperaturbereich-20 .. 50 °C*
Luftfeuchtemax. 90 % rH, nicht kondensierend
Versorgungsspannung12 .. 24 VDC / ± 10%
Leistungsaufnahmemax. 20 Watt

* Ausreichende Luftzirkulation im Schaltschrank ist sicherzustellen.
 

Stand: 13.09.2022

Produktvideo

360°-Ansicht des Schwingungsmessgeräts

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Ansicht des Expert Vibro Gerätes