Das Drehzahlmessersignal verstehen
Unter Schwingungsanalyse, a Drehzahlmesser ist ein Sensor, der einen mit der Drehung einer Welle synchronisierten Taktimpuls erzeugt. Er erfüllt zwei Aufgaben gleichzeitig: Er misst die Drehzahl (U/min) mit hoher Präzision und – was noch viel wichtiger ist – er liefert dem Analysator ein Phase Referenz. Ohne diese Referenz sind das Auswuchten und die meisten fortgeschrittenen Rotordiagnosen schlichtweg unmöglich.
1. Definition: Was ist ein Drehzahlmesser?
Der Drehzahlmesser gibt eine saubere Impulsfolge aus, meist eine einmal pro Umdrehung Impuls. Funktional entspricht er dem Signal von einem Schlüsselphasengeber, und die beiden Begriffe werden häufig synonym verwendet. Jeder Impuls markiert den Zeitpunkt t = 0 pro Umdrehung, wodurch jeder Schwingungswert eine bekannte Winkelposition auf der Welle erhält. Allein diese Tatsache – das Wissen, wobei wo sich die Welle in jedem Augenblick befindet – das ist es, was eine rohe Schwingungsspur in verwertbare Diagnoseinformationen verwandelt.
2. Wie ein Drehzahlmesser funktioniert
Ein Drehzahlmesser-Setup für Schwingungsmessungen besteht aus zwei Teilen:
- Eine Markierung auf der Welle — ein Merkmal, das der Sensor einmal pro Umdrehung erfasst: ein Streifen reflektierendes Klebeband, ein Schraubenkopf, eine Keilnut, eine Kerbe oder ein vorhandener Zahnradzahn.
- Ein ortsfester Sensor auf das Ziel gerichtet. Gängige Arten sind:
- Fotoelektrische / Laser-Drehzahlmesser — senden einen Lichtstrahl aus und erfassen die Reflexion von reflektierendem Klebeband, wobei sie bei jedem Vorbeilaufen des Klebebands einen Impuls auslösen. Diese Geräte sind die Standardwahl für tragbare Feldauswuchten denn sie erfordern keine weitere Vorbereitung der Welle als einen Streifen Klebeband.
- Näherungssensoren (Wirbelstromsensoren) — berührungslose Erkennung einer Keilnut oder Kerbe; der klassische, fest installierte Keyphasor.
- Hall-Sensoren — einen kleinen Magneten wahrnehmen, der an der Welle befestigt ist.
Unabhängig vom Sensortyp wird dessen Impulsfolge zusammen mit dem Beschleunigungsmesser Signale, wobei die Schwingungsdaten an den Wellenwinkel gekoppelt werden.
3. Die beiden Funktionen des Drehzahlsignals
Drehzahlmessung
Durch die Messung des Zeitabstands zwischen den Impulsen ermittelt das Analysegerät eine momentane, hochpräzise Drehzahl. Dies ist weitaus genauer als bei einem handgeführten Kontakt-Drehzahlmesser und unerlässlich, um Schwingungsfrequenzen bestimmten Maschinenkomponenten zuzuordnen – zum Beispiel zur Trennung von Drehzahl-Oberschwingungen aus Lagerfehlerfrequenzen.
Phasenreferenz
Dies ist die entscheidende Funktion. Das Analysegerät misst die Verzögerung zwischen dem Drehzahlimpuls und dem Spitzenwert einer Schwingungskomponente – zum Beispiel der 1× Unwucht Antwort – und wandelt diese Verzögerung in einen Phasenwinkel um. Die Phase ist das, was einem Ingenieur sagt wobei wo die Schwerstelle liegt und wo daher ein Korrekturgewicht. Phase bildet zudem die Grundlage für:
- Auswuchtung vor Ort — ohne Phasenreferenz unmöglich; der Analysator verwendet die Amplitude und Phase vor und nach einem Probegewicht, um die Korrektur zu berechnen.
- Auftragsanalyse — Normalisierung der Frequenzachse auf Vielfache (Ordnungen) der Betriebsdrehzahl, was bei Maschinen mit variabler Drehzahl unerlässlich ist.
- Advanced plots — Bode, Nyquist und Umlaufbahn Alle Diagramme benötigen ein Phasenzeichen vom Drehzahlmesser.
4. Der Drehzahlmesser beim praktischen Auswuchten vor Ort
Bei einem tragbaren Gerät ist der Drehzahlmesser kein optionales Zubehör – er ist die Komponente, die das Ein- und Zweiflächenauswuchten vor Ort erst ermöglicht. Der Balanset-1A wird mit einem optischen Lasertachometer geliefert, der durch ein kleines Stück reflektierendes Klebeband auf der Welle ausgelöst wird und bei einem Abstand von 50–500 mm sowie über den gesamten Drehzahlbereich von 250–90.000 U/min arbeitet. Sein einmal pro Umdrehung erzeugter Impuls liefert die Phasenreferenz, die die Software benötigt, um die Masse und den Winkel jedes Auswuchtgewichts zu berechnen und die Restunwucht nach der Korrektur. Tatsächlich bildet der einfache Drehzahlmesserimpuls das zeitliche Rückgrat des gesamten Auswuchtvorgangs.
5. Häufige Fallstricke
- Doppelte Auslösung: Eine glänzende Welle oder ein zweites reflektierendes Element kann zusätzliche Impulse auslösen, wodurch sich die angezeigte Drehzahl verdoppelt. Mattes Klebeband und sorgfältiges Ausrichten verhindern dies.
- Schwache oder fehlende Impulse: Verschmutztes Klebeband, ein zu großer Abstand oder ein falscher Ausrichtungswinkel führen zu Signalaussetzern, die die Phasenmessung verfälschen. Ein sauberes, rechtwinklig zugeschnittenes Reflexionsklebeband und der richtige Abstand beheben die meisten Probleme.
- Umgebungslicht: Direkte Sonneneinstrahlung auf den Sensor kann einen Laser-Drehzahlmesser überlasten; durch Abschirmen des Ziels wird wieder ein zuverlässiger Impuls erzeugt.
