Das Schwingungsspektrum: Ein diagnostischer Fahrplan

Definition: Was ist ein Spektrum?

A Schwingungsspektrum (oder Frequenzspektrum) ist ein Diagramm, das die einzelnen Frequenzen darstellt, aus denen ein komplexes Schwingungssignal besteht. Es ist das leistungsstärkste Werkzeug zur Diagnose von Maschinenfehlern. Das Spektrum wird erstellt, indem ein Rohdatensatz Zeitwellenform Signal und Verarbeitung mit einem Schnelle Fourier-Transformation (FFT) Algorithmus. Das resultierende Diagramm zeigt die Schwingungsamplitude auf der vertikalen (Y)-Achse und die Frequenz auf der horizontalen (X)-Achse.

Warum das Spektrum der Schlüssel zur Diagnostik ist

Die Vibration einer Maschine ist eine Mischung aus vielen verschiedenen, gleichzeitig auftretenden Signalen. Die Zeitwellenform zeigt dieses ungeordnete Signal, während das Spektrum wie ein Prisma wirkt und es in seine einzelnen Komponenten zerlegt. Dies ist entscheidend, da verschiedene mechanische und elektrische Fehler Vibrationen mit bestimmten, vorhersehbaren Frequenzen erzeugen. Anhand der Spitzen im Spektrum kann ein geschulter Analytiker die Ursache eines Problems mit hoher Sicherheit identifizieren.

So lesen Sie ein Schwingungsspektrum

Ein Spektrumdiagramm enthält eine Fülle von Informationen. Die wichtigsten zu untersuchenden Elemente sind:

1. Die Frequenz (X-Achse)

Diese Achse zeigt, „was“ vibriert. Sie kann in verschiedenen Einheiten wie Hertz (Hz), Zyklen pro Minute (CPM) oder Ordnungen (Vielfache der Laufgeschwindigkeit) angezeigt werden. Die Position eines Peaks auf dieser Achse ist der wichtigste Hinweis auf seine Quelle.

2. Die Amplitude (Y-Achse)

Diese Achse zeigt, wie stark die Vibration bei einer bestimmten Frequenz ist. Die Amplitude gibt den Schweregrad des Ereignisses an. Sie kann in den Einheiten Weg, Geschwindigkeit oder Beschleunigung gemessen und auf einer linearen oder logarithmischen Skala angezeigt werden.

3. Die Gipfel

Jeder Peak im Spektrum stellt ein bestimmtes, periodisches Ereignis dar, das in der Maschine auftritt. Bei der Interpretation eines Spektrums werden diese Peaks bekannten Fehlerfrequenzen zugeordnet.

Häufige Muster in einem Spektrum und ihre Bedeutung

Analysten suchen nach charakteristischen Mustern, um Fehler zu diagnostizieren:

• Ein einzelner hoher Peak bei 1x U/min: Dies ist die klassische Signatur von Rotorunwucht.
• Ein dominanter Peak bei 2x U/min: Dies geht oft mit starken axialen Vibrationen einher und ist ein deutlicher Hinweis auf Wellenversatz.
• Eine Reihe von Laufgeschwindigkeitsharmonischen (1x, 2x, 3x, 4x…): Dieses Muster ist der primäre Indikator für mechanische Lockerheit.
• Hochfrequente, nicht ganzzahlige Spitzen: Diese entsprechen oft den berechneten Fehlerhäufigkeiten von Wälzlager.
• Eine Hochfrequenzspitze mit Seitenbändern: Ein Peak bei der Gear Mesh Frequency (GMF), umgeben von kleineren Peaks (Seitenbändern), die im Abstand der Laufgeschwindigkeit des Zahnrads angeordnet sind, ist ein eindeutiges Zeichen für eine Getriebefehler.
• Ein erhöhter „Rauschpegel“: Ein breitbandiger Anstieg der Basisenergie des Spektrums kann auf Reibung, Scheuern oder Kavitation in Pumpen hinweisen.

Die Bedeutung von Baseline und Trend

Ein einzelnes Spektrum liefert eine Momentaufnahme des Zustands einer Maschine zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die wahre Stärke der Spektralanalyse liegt im Vergleich des aktuellen Spektrums mit einem Basisspektrum Die Messungen wurden durchgeführt, als bekannt war, dass sich die Maschine in einem guten Zustand befand. Durch die Beobachtung der Amplituden bestimmter Spitzen im Zeitverlauf können Analysten den Verlauf eines Fehlers von seinen frühesten Stadien an verfolgen und so eine geplante, proaktive Wartung durchführen, lange bevor ein Ausfall auftritt.

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