Schwingungsdiagnose: Die Sprache der Maschinen interpretieren

1. Definition: Was ist Schwingungsdiagnose?

Schwingungsdiagnose ist eine erweiterte Form der Zustandsüberwachung, bei der Schwingungsdaten nicht nur gesammelt, sondern auch gründlich analysiert und interpretiert werden, um den Zustand einer Maschine zu bestimmen und die Ursache bestimmter Fehler zu ermitteln. Es handelt sich um den Prozess der Übersetzung von Rohdaten Vibration Signale in umsetzbare Wartungsinformationen um.

Während Schwingungsüberwachung Während die Gesamtschwingungspegel gemessen werden können, konzentriert sich die Diagnose auf das „Warum“. Sie versucht, Fragen zu beantworten wie: Wird diese Schwingung verursacht durch Unwucht oder Fehlausrichtung? Ist das Lager defekt? Gibt es ein Problem mit den Zahnrädern?

2. Der Diagnoseprozess

Ein typischer Schwingungsdiagnoseprozess folgt einem strukturierten Ansatz:

1. Datenerfassung: Erfassung hochwertiger Schwingungsdaten mit Sensoren wie Beschleunigungsaufnehmer und einen Datenanalysator. Dazu gehört die Auswahl des richtigen Sensors, seine korrekte Montage (gemäß ISO 5348) und die Wahl geeigneter Messeinstellungen (z. B. Fmax, Auflösung).
2. Signalverarbeitung: Konvertieren des Rohmaterials Zeitwellenform Signal in ein nützlicheres Format, am häufigsten eine Frequenz Spektrum mithilfe der FFT (Schnelle Fourier-Transformation) Algorithmus. Andere Tools wie Phasenanalyse und Hüllkurvenanalyse werden ebenfalls verwendet.
3. Spektralanalyse: Dies ist der Kern der Diagnose. Der Analytiker untersucht das Frequenzspektrum, um bestimmte Muster zu identifizieren. Verschiedene Maschinenfehler erzeugen Energie bei vorhersehbaren Frequenzen. Zum Beispiel:
   • Unwucht: Hohe Amplitude bei 1x der Rotor Laufgeschwindigkeit.
   • Fehlausrichtung: Hohe Amplitude bei 1-facher und insbesondere 2-facher Laufgeschwindigkeit, oft mit starker axialer Vibration.
   • Lagerdefekte: Asynchrone, hochfrequente Spitzen bei bestimmten Lagerfehlerfrequenzen (BPFO, BPFI, BSF, FTF).
   • Getriebedefekte: Spitzen bei der Gear Mesh Frequency (GMF) und ihrer Seitenbänder.
4. Fehlerbestätigung: Verwenden Sie mehrere Datentypen, um eine Diagnose zu bestätigen. Beispielsweise können Sie die zeitliche Wellenform analysieren, um nach Stößen zu suchen (ein Hinweis auf Lagerfehler) oder mithilfe einer Phasenanalyse zwischen Unwucht und einer verbogenen Welle unterscheiden.
5. Berichterstattung und Empfehlung: Klare Kommunikation der Ergebnisse, einschließlich des festgestellten Fehlers, seines Schweregrads und einer empfohlenen Vorgehensweise für das Wartungspersonal.

3. Wichtige Werkzeuge und Techniken

Die Schwingungsdiagnose basiert auf einer Vielzahl spezialisierter Analysetools:

• Spektrumanalyse (FFT): Das wichtigste Werkzeug zum Identifizieren der in einem Signal vorhandenen Frequenzen.
• Zeitwellenformanalyse: Nützlich zum Beobachten von Signalformen, Auswirkungen und Modulationsereignissen, die in der FFT übersehen werden können.
• Phasenanalyse: Ein wichtiges Werkzeug zur Feststellung von Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerheit und Leistung Bilanzierung.
• Hüllkurvenanalyse (Demodulation): Eine Technik zum Erkennen der sehr energiearmen, wiederholten Stöße, die mit Lager- und Getriebedefekten im Frühstadium verbunden sind.
• Auftragsanalyse: Es wird für Maschinen mit variabler Geschwindigkeit verwendet und bezieht die Vibration auf Vielfache (Ordnungen) der Laufgeschwindigkeit und nicht auf feste Frequenzen.
• Betriebsschwingform (ODS): Eine Animation, die zeigt, wie sich eine Maschine oder Struktur mit einer bestimmten Frequenz bewegt. Sie ist nützlich für die Diagnose von Resonanz und struktureller Schwäche.

4. Das Ziel: Von reaktiv zu proaktiv

Das ultimative Ziel der Schwingungsdiagnose ist die Unterstützung einer proaktiven Wartungsstrategie. Durch die Identifizierung der Grundursachen von Ausfällen (wie Fehlausrichtung, Resonanz oder unzureichende Schmierung) können Unternehmen über die bloße Reparatur defekter Maschinen hinausgehen und die Ursachen für deren Ausfall beseitigen. Dies führt zu einer deutlich verbesserten Zuverlässigkeit und geringeren Kosten.

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