Was ist Telemetrie? Datenfernübertragung • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist Telemetrie? Datenfernübertragung • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist Telemetrie? Datenfernübertragung

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Telemetrie in der Schwingungsmessung verstehen

Definition: Was ist Telemetrie?

Telemetrie ist die Technologie zur Übertragung von Messdaten von entfernten oder unzugänglichen Standorten – insbesondere von rotierenden Komponenten – an stationäre Aufzeichnungs- und Analysegeräte. Im Kontext rotierender Maschinen ermöglicht Telemetrie Messungen an Wellen, Rotoren und Schaufeln, bei denen aufgrund der Rotation direkte Kabelverbindungen nicht möglich sind. Zu den Systemen gehören Sensoren an rotierenden Teilen, rotierende Elektronik zur Signalaufbereitung und -übertragung, rotierende Stromversorgungen und stationäre Empfänger zur Erfassung der übertragenen Daten.

Telemetrie ist für spezielle Messungen wie Wellendehnung (Torsionsspannung), Rotorblattvibration mit Dehnungsmessstreifen, Rotortemperatur und alle Parameter unerlässlich, die ein an rotierenden Komponenten montiertes Sensorelement erfordern. Telemetrie ist zwar komplex und teuer, bietet aber einzigartige Messmöglichkeiten, die mit stationären Sensoren nicht möglich sind.

Arten von Telemetriesystemen

1. Schleifringtelemetrie

Älteste und zuverlässigste:

  • Prinzip: Rotierende Ringe mit Sensoren verbunden, stationäre Bürsten nehmen Signale auf
  • Kanäle: Mehrere Kanäle möglich (typischerweise 4–64)
  • Bandbreite: DC zu MHz (ausgezeichnet)
  • Verlässlichkeit: Bewährte Technologie
  • Einschränkungen: Bürstenverschleiß, Kontaktgeräusche, Geschwindigkeitsbegrenzungen
  • Anwendungen: Forschung, Entwicklungstests, teilweise Produktionsüberwachung

2. FM/AM-Radiotelemetrie

  • Prinzip: Rotierender Sender sendet FM- oder AM-modulierte Signale
  • Kanäle: 1–16 Kanäle typisch
  • Bandbreite: DC bis 100 kHz pro Kanal
  • Vorteile: Kein Kontakt, kein Verschleiß
  • Einschränkungen: Stromhungrig, begrenzte Kanäle, potenzielle Störungen

3. Digitale drahtlose Telemetrie (modern)

  • Prinzip: Digitale Kodierung, WLAN, Bluetooth oder proprietäre Protokolle
  • Kanäle: Viele Kanäle im Multiplexverfahren
  • Bandbreite: Hängt von der Datenrate ab
  • Vorteile: Flexibel, robust, Fehlerkorrektur
  • Leistung: Niedriger als analoges FM bei gleicher Leistung
  • Trend: Wird zum Standard für neue Systeme

4. Optische Telemetrie

  • Daten werden über moduliertes Licht (IR oder sichtbar) übertragen
  • Hohes Bandbreitenpotenzial
  • Immun gegen HF-Störungen
  • Sichtlinienanforderung
  • Spezialanwendungen

Anwendungen

Torsionsschwingungsmessung

  • Dehnungsmessstreifen auf der Welle messen die Scherspannung
  • Direkte Messung ohne Telemetrie nicht möglich
  • Kritisch für motorbetriebene Geräte
  • Validiert Torsionsanalysemodelle

Messung der Blattspannung

  • Dehnungsmessstreifen an Turbinen- oder Kompressorschaufeln
  • Misst die tatsächliche Betriebsbelastung
  • Entwicklungstests und Fehlerbehebung
  • Validiert Blattspitzen-Timing Messungen

Rotortemperatur

  • Thermoelemente an Rotorwicklungen oder Bauteilen
  • Überwacht die thermischen Bedingungen
  • Überhitzungserkennung
  • Wirksamkeit des Kühlsystems

Wellenvibration

  • Beschleunigungssensoren direkt auf der Welle montiert
  • Echte Rotorvibration vs. Lagergehäuse
  • Recherche und spezielle Fehlerbehebung

Stromversorgungsmethoden

Batterien

  • Primärbatterien (typischerweise 1–5 Jahre)
  • Wiederaufladbare Batterien
  • Einfachstes, aber begrenztes Leben
  • Ersatz bei Wartungsausfällen

Schleifringleistung

  • Leistungsübertragung über Schleifringe
  • Unbegrenzte Betriebszeit
  • Erfordert Schleifringbaugruppe
  • Gemeinsam mit Schleifring-Datentelemetrie

Induktive Kopplung

  • Drahtlose Energieübertragung über den Luftspalt
  • Rotierende Spule nimmt Strom von stationärer Spule auf
  • Kein Kontakt, kein Verschleiß
  • Begrenzte Leistung (typischerweise < 10W)

Energiegewinnung

  • Schwingungsenergie gewinnen (piezoelektrisch)
  • Thermische Gradienten (thermoelektrisch)
  • Ergänzt oder ersetzt Batterien
  • Ermöglicht autonomen Betrieb

Herausforderungen

Rotierende Umgebung

  • Fliehkräfte auf die Elektronik
  • Temperaturzyklen
  • Vibration der Komponenten selbst
  • Ölnebel, Verschmutzung

Systemkomplexität

  • Rotierende und stationäre Komponenten
  • Synchronisation und Timing
  • Herausforderungen bei der Kalibrierung
  • Höhere Kosten als bei stationärer Sensorik

Wartung

  • Batteriewechsel
  • Sensor-/Elektronikfehler
  • Für den Zugriff ist das Herunterfahren der Maschine erforderlich
  • Ersatzmodule benötigt

Moderne Entwicklungen

MEMS und Miniaturisierung

  • Kleinere, leichtere Elektronik
  • Geringerer Stromverbrauch
  • Robuster gegen Stöße/Vibrationen
  • Ermöglicht neue Anwendungen

Digitale Signalverarbeitung

  • Verarbeitung auf rotierender Plattform
  • Ergebnisse (FFT) übertragen, keine Rohdaten
  • Reduziert den Bandbreiten- und Strombedarf

Standardisierung

  • Industrielle Wireless-Standards (WirelessHART, ISA100)
  • Verbesserung der Interoperabilität
  • Geringere Kosten durch Skalierung

Telemetrie ermöglicht Schwingungs- und Zustandsmessungen an rotierenden Komponenten, die für stationäre Sensoren unerreichbar sind. So lassen sich kritische Parameter wie Wellentorsionsspannung, Schaufelbelastung und Rotortemperatur ermitteln. Telemetriesysteme sind zwar komplex und kostspielig, bieten aber einzigartige Messfunktionen, die für spezielle Anwendungen in der Turbomaschinenentwicklung, Torsionsanalyse und erweiterten Rotordynamik-Charakterisierung unerlässlich sind.

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