Schwingungsmessungen an Maschinen
Zur Laufruheüberwachung und Früherkennung von Lagerschäden an rotierenden Maschinen bieten wir portable Messgeräte für periodische Kontrollen sowie Überwachungen und Condition Monitoring Systeme für den permanenten Festeinbau
Übersicht
Für Schwingungsmessungen an Maschinen gibt es unterschiedlichste Zielsetzungen und Herangehensweisen. Viele Interessenten beschäftigen sich zum ersten Mal mit dieser Thematik und sind entsprechend verunsichert hinsichtlich der Messverfahren, der erforderlichen Vorkenntnisse und nötigen Investitionen. Nachfolgend eine kurze Erläuterung der gebräuchlichsten Aufgabenstellungen:
Laufruheüberwachung
… an Maschinen mit rotierenden Teilen gem. DIN/ISO 10816 durch Messung der Schwinggeschwindigkeit – auch Schwingstärke genannt – über normierte Frequenzbereiche von typ. 10 bis 1.000 Hz.
Die Schwinggeschwindigkeit repräsentiert den Energiegehalt von Vibrationen, die durch rotierende Unwuchten verursacht werden, z. B. infolge loser Schrauben, verbogener Teile, verschlissener Lager mit großem Spiel oder Ablagerungen auf Lüfterflügeln. Die Norm gibt für verschiedene Klassen von Maschinen grobe Richtwerte vor, mit denen sich der Zustand beurteilen lässt:
Die individuelle Verschlechterung der Lagerschwingungen wird jedoch durch vergleichende Trend-Messungen über längere Zeit – am besten gleich ab Einbau – wesentlich besser erkennbar. Faustregel: die Schwingstärke im Normalzustand als Referenz verwenden, bei deren Anstieg auf das 2- bis 3-fache einen Alarm-Grenzwert zu setzen und die Maschine bzw. das Lager eingehender zu untersuchen, und bei einem weiteren Anstieg auf das 5- bis 10-fache des Normalwertes von einem Defekt auszugehen. Voraussetzung ist jeweils, dass die Messungen unter gleichen bzw. ähnlichen Lastzuständen und Drehzahlen erfolgen.
Alle unten aufgeführten Geräte und Systeme können für Messungen zur Laufruheüberwachung eingesetzt werden.
Wälzlagerschäden
… lassen sich mit dem oben beschriebenen Verfahren erst erkennen, wenn bereits massiver Verschleiß eingetreten ist. Schäden im Frühstadium erzeugen dagegen beim Überrollen der Schadstellen hochfrequente, impulsförmige Signale mit nur geringer Amplitude. Um diese zu erfassen, sind zumindest hochfrequente Beschleunigungs-Messungen erforderlich. Bei Messungen an typischen Maschinen lässt sich z. B. im Frequenzbereich von 1 kHz bis 10 kHz vorwiegend das Laufgeräusch von Wälzlagern betrachten, während Unwuchtvibrationen unterdrückt werden. Siehe hierzu auch eine Ausarbeitung.
Die meisten der unten aufgeführten Geräte und Systeme ermöglichen hochfrequente Beschleunigungs-Messungen zum Erkennen von Wälzlagerschäden; einige bieten zusätzliche Funktionen wie die Hüllkurvenanalyse, die Ermittlung des Crestfaktors oder des Wälzlagerkennwertes an, um Wälzlagerschäden noch leichter messbar zu machen.
Auswuchten von Rotoren
Das Wuchten von Rotoren behandeln wir in einem eigenständigen Anwendungsbeispiel.
Portable Messgeräte für periodische bzw. turnusmäßige Kontrollen
Batteriebetriebene Handgeräte zur stichprobenartigen Schwingungsmessung an rotierenden Maschinen und zum Erkennen von Wälzlagerschäden.
16.000 Messergebnisse können im Gerät gespeichert werden. Mit einer optionalen Software lassen sich die Messergebnisse im PC als Trends mit wählbaren Warn- und Alarmschwellen darstellen.
VM22:
- Maschinenüberwachung nach DIN/ISO 10816-1 / -6 etc. (Frequenzbereich bis 1 kHz)
- Routenmessungen zur Langzeit-Überwachung durch Verwendung elektronischer VMID Messpunkte und einer PC-Software zur Trendbeobachtung/-analyse
VM23 (zusätzlich zum VM22):
- Messung und Anzeige der Hauptfrequenz
VM24 (zusätzlich zum VM22):
- Messung von Lagerschwingungen nach VDI 3832 etc. (Frequenzbereich bis 10 kHz)
VM25 (zusätzlich zum VM24):
- Messung des Scheitel-/Crestfaktors und des Wälzlagerkennwertes K(t)
- Messung und Anzeige des Frequenzspektrums
- berührungslose Drehzahlmessung mit Laserpointer
- berührungslose Infrarot-Temperaturmessung
Handmessgeräte mit 2 bis 16 Eingängen für IEPE/ICP-Beschleunigungsaufnehmer plus ein separater Eingang für einen Tachogeber (Reflexlichtschranke).
Für periodische Kontrollen können am PC Messrouten erstellt werden. Nach den Messungen vor Ort lassen sich die Messergebnisse (Summenpegel und Spektren) als Trends mit wählbaren Warn- und Alarmschwellen darstellen sowie die Schadfrequenzen einzelner Lagerkomponenten einblenden. Vor Ort sind aber auch weitergehende Messungen möglich, um z.B. sich abzeichnende Schäden näher zu untersuchen.
Im Gegensatz zu vergleichbaren Geräten im Markt bietet die CoCo-Geräte zahlreiche universelle Funktionen eines dynamischen Signalanalysators wie FFT, Übertragungsfunktionen, Oktav- und Ordnungsanalysen, Schall- und Schwingpegelmessungen sowie das Auswuchten von Rotoren.
- Routenmessungen zur Langzeit-Überwachung von Lagerschwingungen mit PC-basierter Trendanalyse
- Maschinendiagnose mit Schwingpegelmesser und Hüllkurvendemodulation
- Ordnungsanalyse mit Order Tracks, Ordnungsspektren sowie Schmalband-RPM-Spektren über der Drehzahl
- FFT-Analyse mit Übertragungsfunktionen, Wasserfall, Spektrogramm …
- Automatische Grenzwertüberwachung von Zeitsignalen oder Frequenzspektren
- Remote Noise and Vibration Monitoring – Fernsteuerung und Überwachung des CoCo über das Internet oder eine drahtlose Verbindung
Das PC-basierende Messsystem VibroMetra bietet Software-Instrumente für vielfältige Schwingungsmessungen speziell an rotierenden Maschinen, darunter Wälzlagerdiagnosen, bei denen sich die Schadfrequenzen einzelner Lagerkomponenten einblenden lassen, die Darstellung des zeitlichen Verlaufs von Schwingpegeln oder Ordnungsanalysen zur Suche nach Resonanz-Drehzahlen.
- Kompakte USB-Messmodule für 2 IEPE-Beschleunigungsaufnehmer und einen Tachogeber (Reflexlichtschranke)
- Numerische Anzeige von Schwingpegel, Drehzahl, Hauptfrequenz, Scheitel-/Crestfaktor, Ordnungen
- y-t Pegelschreiber für den zeitlichen Verlauf von Schwingpegel, Ordnungen und Drehzahl mit Grenzwertüberwachung und Statistik
- Frequenzanalysator für das Spektrum der Schwingsignals, Liste der Hauptfrequenzen, Grenzkurvenüberwachung, Hüllkurvenanalyse zur Wälzlagerdiagnose mit Markierung der Schadfrequenzen einzelner Lagerkomponenten
- Ordnungsanalysator zur Anzeige des Schwingpegels über der Drehzahl bei Hoch- oder Auslauf zur Suche von Resonanzfrequenzen
- Auswuchtinstrument für Rotoren in einer oder zwei Ebenen
Schwingungsüberwachungen für den Festeinbau
Schwingungsschalter für den permanenten Schutz vor Schwingungen an Maschinen durch Zustandsanzeige oder das Schalten von Relais zur Alarmierung oder Notabschaltung.
VS10 / VS11 / VS12 vereinen Sensor und Auswerte-Elektronik; sie werden direkt am Lager montiert. Schwingungen lassen sich im Zeit- und Frequenzbereich überwachen.
- Einfache und kostengünstige Überwachung von Vibrationen an Lüftern, Pumpen, Kompressoren etc. nach DIN/ISO 10816
- Notabschaltung an Produktionsanlagen
- Eingebauter Beschleunigungssensor
- Überwachung von Schwingbeschleunigung und -geschwindigkeit
- Parametrierung über USB
- Grenzwertüberwachung von Effektiv- und Spitzenwerten mit wählbaren Grenzfrequenzen von 0,1 Hz bis 10 kHz
- Teach-In-Funktion zum automatischen Einmessen der Schaltschwelle
- Robustes IP67-Gehäuse, einfache Montage mit M8 Schraube
- Versorgung über 5 bis 30 VDC
VS10:
- Anzeige von Vor- und Hauptalarm über blinkende LEDs
VS11:
- zusätzlich Relaisausgang
- zusätzlich Frequenzanalyse von 2 Hz bis 1.000 bzw. 10.000 Hz mit zehn frei wählbaren Frequenzbereichen und Grenzwerten
VS12:
- Extern zugängliche USB-Schnittstelle zum direkten PC-Anschluss
Die als Hutschienen-Module ausgeführten Schwingungsüberwachungen erfassen in Verbindung mit einem externen Beschleunigungsaufnehmer normgerecht die Schwingungen an rotierenden Maschinen. Beim Überschreiten der eingestellten Grenzwerte werden Relaiskontakte gesteuert. Zusätzlich ist ein 4-20 mA Ausgang vorhanden, um den aktuellen Schwingpegel kontinuierlich an eine SPS auszugeben.
- Überwachung der Schwinggeschwindigkeit an rotierenden und Hubkolben-Maschinen nach DIN/ISO 10816-1 / -6
- Überwachung von Lagerschwingungen, z.B. durch
– Effektivwertmessung, Crestfaktor oder Diagnosekennzahl DK(t) (M12)
– Effektivwertmessung oder Frequenzanalyse (M14) - Gefahrenabschaltung oder Alarmierung bei erhöhten Schwingpegeln
- 3 Messbereiche
- Relaisausgang mit einstellbarer Ansprechschwelle und einstellbarer Verzögerungszeit zur Vermeidung von Fehlalarmen
- Isolierter Stromschleifenausgang (4 … 20 mA)
- AC-Signalausgang zum Anschluss von Analysatoren oder Oszilloskopen
- LED-Balkenanzeige für Schwingsignal und Alarmschwelle
M14 Web: Internet-Schwingungsüberwachung
- Paket aus einer SPS WAGO PFC200 mit vorinstallierter Software
- Kombinierbar mit 1 bis 32 Geräten M14
- Keine spezielle Software auf PC-Seite
- Stellt im Browser Messwerte, Zeitverläufe und Spektren dar