Was ist Schwingungsanalyse?

Schnelle Antwort

Schwingungsanalyse Die Diagnose mechanischer Schwingungen rotierender Maschinen erfolgt durch Messung und Interpretation dieser Schwingungen, um Fehler ohne Demontage zu diagnostizieren. FFT (Schnelle Fourier-Transformation) wird das komplexe Schwingungssignal in einzelne Frequenzkomponenten zerlegt. Jeder Fehler erzeugt einen charakteristischen spektralen "Fingerabdruck": Unwucht bei 1× Drehzahl, Fehlausrichtung bei 2×, Lockerung als Vielfache von Harmonischen, Lagerfehler bei nicht-synchronen Frequenzen. Balanset-1A Führt sowohl Auswuchten als auch Spektrumanalyse in einem tragbaren Gerät durch.

Every rotating machine vibrates. In a healthy machine, vibration is low and stable — its normal "operating signature." As defects develop, vibration changes in predictable ways. By measuring and analyzing these changes, we can identify the root cause, predict failure, and schedule maintenance before catastrophic breakdown. This is the foundation of vorausschauende Wartung.

FFT: Der Kern der Spektralanalyse

Ein Vibrationssensor (Beschleunigungsmesser) wandelt mechanische Schwingungen in ein elektrisches Signal um. Im Zeitverlauf dargestellt, ergibt sich daraus die... Wellenform — eine komplexe, scheinbar chaotische Kurve, wenn mehrere Fehler vorhanden sind. Die FFT (Schnelle Fourier-Transformation) zerlegt dieses komplexe Signal in einzelne sinusförmige Komponenten, von denen jede ihre eigene Frequenz und Amplitude besitzt.

Think of FFT as a prism splitting white light into a rainbow. The complex waveform is "white light" — FFT reveals the individual "colors" (frequencies) hidden inside. The result is the Schwingungsspektrum — das primäre Diagnoseinstrument.

Rotationsfrequenz
f₁ₓ = Drehzahl / 60 (Hz)
1× = Wellenrotationsfrequenz – Referenzwert für alle Spektralanalysen

Wichtige Spektrumparameter

  • Frequenz (X-Achse, Hz): Wie häufig Schwingungen auftreten. Direkt mit der Quelle verknüpft. 1× = Wellendrehzahl. 2× = doppelte Wellendrehzahl.
  • Amplitude (Y-Achse, mm/s RMS): Vibrationsintensität bei jeder Frequenz. Höhere Spitzenwerte bedeuten mehr Energie und damit einen schwerwiegenderen Zustand.
  • Obertöne: Ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz: 2× (2.), 3× (3.), 4× usw. Ihr Vorhandensein und ihre relative Höhe liefern diagnostische Informationen.
  • Phase (°): Zeitliche Beziehung an verschiedenen Messpunkten. Wesentlich für die Unterscheidung von Unwucht (phasengleich) und Fehlausrichtung (180°).

Einheiten zur Schwingungsmessung: Auslenkung, Geschwindigkeit, Beschleunigung

Vibration can be measured as three different physical parameters. Each emphasizes different frequency ranges, making them suited to different diagnostic tasks. Understanding when to use which parameter is fundamental to effective analysis.

📏 Verschiebung

µm (Spitze-Spitze) oder Mil
Beste Auswahl: 1-100 Hz

Misst, wie weit the surface moves. Emphasizes low frequencies — ideal for slow-speed machines, shaft orbit analysis, and proximity probes on journal bearings. 1 mil = 25.4 µm.

📈 Geschwindigkeit

mm/s (Effektivwert)
Beste Auswahl: 10-1000 Hz

Misst, wie schnell Die Oberfläche bewegt sich. Standardparameter zur allgemeinen Maschinenüberwachung gemäß ISO 10816. Der flache Frequenzgang gewichtet die meisten Fehlertypen gleich. Balanset-1A misst in mm/s RMS.

💥 Beschleunigung

m/s² oder g (RMS/Spitze)
Beste Auswahl: 500 Hz – 20 kHz

Misst die Kraft of vibration. Emphasizes high frequencies — ideal for early bearing defects, gear mesh, and impacts. 1 g = 9.80665 m/s². Used for envelope/demodulation analysis.

Wann man welchen Parameter verwendet
ParameterEinheitFrequenzbereichAm besten geeignet fürNormen
Verschiebungµm Spitze-Spitze1-100 HzLangsame Maschinen (< 600 U/min), Wellenbahn, Näherungssensoren, Gleitlager (reference — not measured by the Balanset-1A)ISO 7919 (Wellenschwingungen)
Geschwindigkeitmm/s (Effektivwert)10-1000 HzAllgemeine Maschinenüberwachung — Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerheit. Standardparameter. The Balanset-1A's native (and only) parameter.ISO 10816, ISO 20816
Beschleunigungg oder m/s² RMS500 Hz – 20 kHzFrühe Lagerdefekte, Zahneingriff, Stöße, Hochgeschwindigkeitsmaschinen (reference — not measured by the Balanset-1A)ISO 15242 (Lagerschwingungen)
Umrechnung bei einer einzelnen Frequenz
v = 2πf · d | a = 2πf · v = (2πf)² · d
d = displacement (m), v = velocity (m/s), a = acceleration (m/s²), f = frequency (Hz). All quantities must use the same amplitude convention (all peak, all peak-to-peak, or all RMS) — mixing peak-to-peak displacement with RMS velocity introduces a ~2.8× error.
💡 Faustregel

Wenn Sie nur einen Sensor und einen Parameter zur Auswahl haben – Geschwindigkeit auswählen (mm/s RMS). Es deckt das breiteste Spektrum gängiger Fehler mit flacher Kennlinie ab. Das Balanset-1A nutzt dies als Standardparameter. Eine Beschleunigungsmessung ist nur dann erforderlich, wenn Lager- oder Getriebefehler im Frühstadium bei hohen Frequenzen erkannt werden müssen.

Messtechnik mit Balanset-1A

📋 Balanset-1A Measurement Specification

The Balanset-1A measures vibration velocity, mm/s RMS (0.2–80 mm/s). Measurement band: 5–1000 Hz; the sensor is flat within ±10% up to ~550 Hz, with display-only roll-off compensation above that. The on-screen spectrum ("Spectrum, Hz" setting) extends to 8 kHz — a display range, not a measurement-accuracy claim. There are no displacement or acceleration modes and no envelope/demodulation — the sections on acceleration, envelope analysis, and cavitation below are reference material.

Sensorplatzierung

Die Qualität der Diagnose hängt vollständig von der Messqualität ab. Schwingungskräfte werden über die Lager übertragen, daher müssen die Sensoren an den Lagergehäusen montiert werden – so nah wie möglich am Lager, an der tragenden Struktur (nicht an Abdeckungen oder Kühlrippen).

  • Oberflächenvorbereitung: Sauber, eben und frei von Farbsplittern. Der Magnetfuß muss bündig aufliegen.
  • Radial horizontal (H): Senkrecht zur Welle, horizontale Ebene. Oft die höchste Amplitude.
  • Radial vertikal (V): Senkrecht zur Welle, vertikale Ebene.
  • Axial (A): Parallel zur Welle. Entscheidend für die Erkennung von Fehlausrichtungen.
💡 Zweikanal-Diagnosetrick

Der Balanset-1A verfügt über 2 Kanäle. Zur Diagnose montieren Sie beide Sensoren auf dem Dasselbe bearing — one radial, one axial. This gives simultaneous radial + axial spectra, enabling instant misalignment detection.

Balanset-1A-Modi für die Diagnose

  • F8 — Charts → "F5-Spectrum (Hz)" tab: Full FFT spectrum display. The primary diagnostic mode. The other Charts tabs — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx), and F6-Orbit — cover overall vibration, 1× tracking, harmonic patterns, and shaft orbit.
  • F5 — Vibration Meter: Schnelle Beurteilung. Vergleichen Sie V1s (gesamter Effektivwert) mit V1o (1×). Wenn V1s ≈ V1o → Unwucht. Wenn V1s ≫ V1o → andere Fehler.
  • F6 — Reports: Measurement archive and HTML reports — use it to store baselines.
  • F9 — Route Inspection: Guided measurement routes with trend zones per ISO 10816-1 — for regular monitoring rounds.
⚠️ V1s vs. V1o — Der erste Diagnosecheck

Vergleichen Sie vor dem Auswuchten V1s mit V1o. Wenn V1s ≫ V1o (z. B. 8 mm/s gegenüber 2 mm/s) ist, stammen die meisten Vibrationen NICHT von einer Unwucht. Auswuchten allein löst das Problem nicht – untersuchen Sie das gesamte Frequenzspektrum.

Phasenanalyse – Das diagnostische Unterscheidungsmerkmal

Die Frequenz sagt Ihnen was schwingt; die Phase gibt an, Wie. Two faults can produce identical spectra (both dominated by 1×) — only phase analysis distinguishes them. Phase is the angular relationship between vibration at different measurement points, measured in degrees (0°–360°).

🧭 Phase → Diagnose Referenztabelle
PhasenbeziehungMesspunkteDiagnoseErläuterung
0° (phasengleich)Lager 1 ↔ Lager 2 (radial)Statische UnwuchtBoth bearings move together in sync — single heavy spot in center of rotor. Single-plane correction.
~180° (gegenphasig)Lager 1 ↔ Lager 2 (radial)Dynamische (Paar-)UnwuchtDie Lager wackeln gegeneinander – zwei schwere Stellen in unterschiedlichen Ebenen erzeugen ein wackelndes Paar. Eine Korrektur in zwei Ebenen ist erforderlich.
~90°Horizontal ↔ Vertikal (dasselbe Lager)Unwucht (jeglicher Art)Typisch für Unwucht – der Kraftvektor dreht sich mit der Welle und erzeugt so einen Winkel von ca. 90° zwischen H und V am selben Punkt.
~180°Querkopplung (radial)Parallele FehlausrichtungKupplungskräfte drücken die Wellen in entgegengesetzte radiale Richtungen auseinander. 180° versetzt zur Kupplung mit hohem 2×-Anteil ist das typische Merkmal.
~180°Querkopplung (axial)WinkelfehlstellungDie Wellen drücken/ziehen abwechselnd axial. Ein axialer 180°-Phasenversatz über die Kupplung mit hohen 1×- und 2×-Amplituden ist eindeutig.
0°Querkopplung (axial)Keine FehlausrichtungBeide Seiten bewegen sich in die gleiche axiale Richtung – wahrscheinlich thermische Ausdehnung, Rohrzugspannung oder weicher Fuß. Keine Winkelabweichung.
Unbeständig / instabilGibt es irgendwelche übereinstimmenden Punkte?Mechanische LockerheitDie Phasenmesswerte springen zwischen den Messungen zufällig – charakteristisch für Stöße in lockeren Verbindungen. Instabile Phase = Lockerung.
Langsam treibendZu jedem Zeitpunkt, im Laufe der ZeitResonanz- oder thermische EffekteDie allmähliche Phasenverschiebung während der Aufwärmphase deutet darauf hin, dass sich die strukturelle Steifigkeit mit der Temperatur ändert (thermische Fehlausrichtung).
Konstant, nicht 0/180°Lager 1 ↔ Lager 2Kombinierte statische + MomentenunwuchtEine Phase zwischen 0° und 180° deutet auf eine Mischung aus statischen und Paar-Komponenten hin – erfordert eine Zweiebenen-Auswuchtung.
💡 Phasenmessung mit Balanset-1A

The Balanset-1A displays phase at 1× (the F1° reading in vibrometer mode) using the tachometer as reference. To compare phase between two bearings, measure each bearing in the same direction (e.g., horizontal) with the tachometer on the same reference mark. The difference in phase readings reveals the fault type. No special software needed — just subtract the two readings.

Fehler 1: Unwucht

Ursache: Center of mass displaced from rotation axis. Manufacturing tolerances, deposit buildup, erosion, broken blade, lost weight.

Spektrum: Dominant peak at exactly 1× RPM. Very low harmonics. Radial vibration. The unbalance Kraft grows with speed²; vibration amplitude rises with speed, with the exact relationship depending on proximity to resonance. Phase is stable and repeatable.

Statische Unwucht (Einzelebene)

Reiner 1×-Spitzenwert, sinusförmige Wellenform. Beide Lager in Phase. Ein-Ebenen-Korrektur.

Statische Unwucht – dominant 1× bei 25 Hz (1500 U/min). Minimale Obertöne.

Dynamische Unwucht (Zwei-Ebenen / Paar)

Ebenfalls 1× dominant, aber die Lager sind um ca. 180° phasenverschoben. Eine Korrektur in zwei Ebenen ist erforderlich.

Dynamische Unwucht – 1× dominant. Spektrum ähnlich der statischen, aber Phasenunterschiede an den Lagern.

Aktion: Führen Sie Rotorauswuchtung mit dem Balanset-1A. G-Klasse Toleranz pro ISO 1940-1.

Fehler 2: Wellenfehlausrichtung

Ursache: Die Achsen gekoppelter Wellen fallen nicht zusammen. Sie können parallel (versetzt) oder winklig (geneigt) verlaufen, üblicherweise beides.

Parallele Fehlausrichtung (radial)

Hohe 1×- und 2×-Werte in radialer Richtung. 2× oft ≥ 1×. 180°-Phasenverschiebung über die Kopplungsstelle.

Parallele Fehlausrichtung – radiale Richtung. Starke 1×- und 2×-Komponenten mit geringfügiger 3×-Komponente.

Winkelabweichung — Radial

1× und 2× sind beide in radialer Richtung vorhanden — je nach Fall kann eines von beiden dominieren, sodass das radiale Spektrum allein nicht aussagekräftig ist. Die axiale Messung ist entscheidend.

Winkelfehlausrichtung — radial (R). Sowohl 1× als auch 2× sind erhöht (2× > 1× in diesem Beispiel).

Winkelabweichung — Axial

Axiale Schwingung ≥ 50% der radialen, typischerweise dominiert von 1× mit erhöhtem 2× und 3×. 180°-Phasenverschiebung über die Kupplung in axialer Richtung. Dies ist das entscheidende Unterscheidungsmerkmal.

Winkelfehlausrichtung — axial (A). Dominantes 1× mit starkem 2× und 3× in axialer Richtung.

Aktion: Auswuchten hilft NICHT. Maschine anhalten und Wellenausrichtung durchführen. Vibration anschließend erneut prüfen.

Fehler 3: Mechanische Lockerheit

Ursache: Verlust der strukturellen Steifigkeit – lockere Bolzen, Risse im Fundament, verschlissene Lagersitze, übermäßige Spaltmaße.

Bauteillockerung

"Wald" von Harmonischen – 1×, 2×, 3×, 4×… bis 10×+ mit abnehmender Amplitude. Es können 0,5×-Unterharmonische auftreten.

Bauteillockerung — viele Harmonische von 1× bis 10×. Beachten Sie die Unterharmonische im Bereich 0,4–0,5×.

Strukturelle Lockerung

1× und/oder 2× dominant. Wenige höhere Harmonische. Starke vertikale Schwingung.

Strukturelle Lockerheit – 1× und 2× dominieren. Minimale höhere Harmonische.

Aktion: Befestigungsschrauben prüfen und gegebenenfalls festziehen. Fundament prüfen. Immer auf Lockerheit prüfen. vor Ausgleich.

Fehler 4: Wälzlagerdefekte

Ursache: Lochfraß, Abplatzungen, Verschleiß an Laufbahnen, Wälzkörpern oder Käfig.

Häufigkeit von Lagerdefekten
BPFO = (n/2)(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · fs
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · fs
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
n = Wälzkörper | Bd = Kugeldurchmesser | Pd = Teilkreisdurchmesser | α = Kontaktwinkel | fs = Drehzahl/60

Außenringdefekt (BPFO)

Eine Reihe von Spitzen bei BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO… Keine 1×-Seitenbänder (stationärer Ring). Häufigster Lagerfehler.

Defekt des Außenrings – BPFO-Oberschwingungen bei nicht-synchronen Frequenzen. Keine Seitenbänder.

Innenringdefekt (BPFI)

BPFI-Harmonische mit ±1× Seitenbändern (rotierender Ring, Lastzonenmodulation). Das Seitenbandmuster ist das wichtigste Identifikationsmerkmal.

Innenringdefekt — BPFI-Harmonische mit ±1× Seitenbändern (kleinere Spitzen, die die Hauptspitzen flankieren).

Wälzkörperdefekt (BSF)

BSF-Oberschwingungen. 2×BSF oft dominant. Nicht synchron. Häufig in Verbindung mit Laufbahnschäden.

Wälzkörperdefekt – BSF-Harmonische. Hinweis: 2×BSF ist am höchsten (Schaden durch zwei Elemente).

Käfigdefekt (FTF)

Subsynchrone Grundfrequenz (FTF ≈ 0,4× Wellendrehzahl); ihre Harmonischen können über 1× hinausreichen. Niedrige Frequenz. Tritt häufig zusammen mit anderen Lagerschäden auf.

Käfigdefekt — die FTF-Grundfrequenz ist subsynchron (unterhalb 1×); ihre Harmonischen können über die 1×-Wellendrehzahl hinausreichen.
Verlauf von Lagerschäden (4 Stadien)

Phase 1 — Unteroberflächenschäden: Ultrasonic / acoustic-emission zone (roughly 20–60 kHz). Not visible on standard FFT. Detectable by spike energy / enveloping.

Stadium 2 – Früher Defekt: Impacts ring the bearing's natural frequencies (roughly 500–2000 Hz); discrete defect frequencies (BPFO, BPFI) appear at low amplitude toward the end of this stage. The Balanset-1A reliably picks up the discrete defect frequencies (tens to hundreds of Hz) from late Stage 2 onward.

Stufe 3 — Fortgeschritten: Mehrere Harmonische. Seitenbänder entstehen. Der Rauschpegel steigt.

Stufe 4 — Fortgeschritten: Breitbandiges Rauschen. Lagerfrequenzen können im Rauschen untergehen. Austausch dringend erforderlich.

Hüllkurvenanalyse (Demodulation) – Frühzeitige Lagerschadenerkennung

Standard FFT spectrum analysis detects bearing defects from late Stage 2 onward. Before that, bearing impacts are too weak — and too high in frequency — to appear above the noise floor. Hüllkurvenanalyse (auch Demodulation oder Hochfrequenzdetektion, HFD genannt) erweitert die Detektion auf viel frühere Stadien.

Wie es funktioniert

Wenn ein Wälzkörper auf einen Defekt trifft, erzeugt er einen kurzen Stoßimpuls, der hochfrequente Strukturresonanzen (typischerweise 5–20 kHz) anregt. Diese Resonanzen schwingen bei jedem Stoß kurz mit. Die Hüllkurvenanalyse erfolgt in drei Schritten:

  1. Bandpassfilter: Isolieren Sie das Hochfrequenz-Resonanzband (z. B. 5–15 kHz), in dem die Stöße ausklingen.
  2. Gleichrichten und Hüllkurve: Extrahieren Sie das Amplitudenmodulationsmuster – die "Hüllkurve", die den Spitzen des Klingelns folgt.
  3. FFT der Hüllkurve: Wenden Sie die FFT auf das Hüllkurvensignal an. Das Ergebnis zeigt die Wiederholungsrate der Anzahl der Stöße – was den Lagerdefektfrequenzen (BPFO, BPFI, BSF, FTF) entspricht.
Warum Envelope früher erkennt

Im Rohspektrum könnte ein schwacher Impuls bei BPFO eine Geschwindigkeit von 0,1 mm/s erzeugen – unsichtbar im Maschinenrauschen von 2 mm/s. Derselbe Impuls regt jedoch eine Resonanz bei 8 kHz an, wo keine andere Vibrationsquelle vorhanden ist. Nach der Demodulation tritt das BPFO-Wiederholungsmuster deutlich vor einem rauschfreien Hintergrund hervor.

Zugehörige Parameter

  • Spitzenenergie (SE): Gesamtmessung der Hochfrequenz-Aufprallenergie. Skalarer Trendwert. Gut geeignet für die Entscheidungsfindung ("Go/No-Go").
  • gSE / HFD / PeakVue: Herstellerspezifische Bezeichnungen für aus der Hüllkurve abgeleitete Parameter. Alle basieren auf demselben Prinzip.
  • Hüllkurve der Beschleunigung: The Balanset-1A measures in velocity (mm/s). For full envelope analysis, a dedicated analyzer with acceleration input and band-pass filtering capability is ideal. However, the Balanset-1A's FFT can still detect discrete bearing defect frequencies effectively in the standard velocity spectrum from late Stage 2 onward.
Das Hüllkurvenspektrum des Innenringdefekts – die BPFI-Oberschwingungen treten deutlich aus dem demodulierten Hochfrequenzsignal hervor. Vergleichen Sie dies mit dem Rohgeschwindigkeitsspektrum, wo diese im Rauschen verborgen sein können.

Aktion: Schmierung prüfen. Lagerwechsel planen. Überwachungshäufigkeit erhöhen.

Fehler 5: Getriebedefekte

Ursache: Abgenutzte, beschädigte oder abgebrochene Zähne. Zahnradexzentrizität. GMF = Zähnezahl × Wellendrehzahl / 60.

Zahnradexzentrizität

GMF mit Seitenbändern bei ±1× Wellendrehzahl. Das 1× des Zahnrads kann auch erhöht sein.

Zahnradexzentrizität – GMF bei 500 Hz mit ±1× Seitenbändern. Erhöhte 1×.

Zahnverschleiß / Beschädigung

Mehrere GMF-Oberschwingungen mit dichten Seitenbändern. Die Schwingungsintensität korreliert mit der Anzahl der Seitenbänder und deren Amplitude.

Zahnradverschleiß — GMF und 2×GMF mit mehreren Seitenbändern in 1×-Intervallen.

Aktion: Prüfen Sie das Getriebeöl auf Metallpartikel. Planen Sie eine Inspektion ein. Überwachen Sie den Verlauf des GMF-Seitenbandes.

Fault 6: Electrical Faults (Motors)

Elektromagnetische Fehler erzeugen Vibrationen bei 2× Netzfrequenz (100 Hz auf 50-Hz-Netzen, 120 Hz auf 60-Hz-Netzen). Kritischer Test: Vibration verschwindet. sofort bei Stromausfall. Mechanische Defekte klingen allmählich ab.

  • Statorexzentrizität: 2× Netzfrequenz, konstante Amplitude.
  • Rotorstabdefekte: Sidebands around 1× running speed spaced at the pole-pass frequency (slip × number of poles — typically 0.5–2 Hz, so fine frequency resolution is needed to separate them). A rotor bar pass frequency (number of bars × shaft speed) with 2× line frequency sidebands may also appear.
  • Weicher Fuß: Die Vibrationen verändern sich, wenn einzelne Motorfüße gelockert werden.

Fehler 7: Probleme mit dem Riemenantrieb

Ursache: Abgenutzte, falsch ausgerichtete oder falsch gespannte Riemen. Riemenantriebe erzeugen Vibrationen an den Riemenpassfrequenz, was typischerweise eine Unterfrequenz (unter 1× Wellendrehzahl) ist, da der Riemen länger als der Umfang der Riemenscheibe ist.

Riemenfrequenz
fRiemen = (π · D · U/min) / (60 · L)
D = Riemenscheibendurchmesser (m) | L = Riemenlänge (m) | RPM = Riemenscheibendrehzahl

Häufige Gürtelsignaturen

  • Verschleiß/Defekt des Riemens: Spitzenwerte bei der Bandfrequenz (fRiemen) und seine Harmonischen (2×, 3×, 4× fRiemen). The fundamental appears below 1× shaft speed — a sub-synchronous peak is the key indicator; higher harmonics can extend above 1×.
  • Riemenfehlausrichtung: Erhöhte axiale Schwingungen bei 1-facher und 2-facher Wellendrehzahl. Ähnlich wie bei Wellenfluchtungsfehlern, jedoch beschränkt auf riemengetriebene Maschinen.
  • Falsche Spannung: Hohe 1×-Vibrationen, die sich mit der Riemenspannung stark verändern. Zu straff gespannte Riemen erhöhen die Lagerbelastung; zu lockere Riemen verursachen Schlaggeräusche und Riemenfrequenzspitzen.
  • Resonanz: Die Eigenfrequenz des Riemens (Riemenflattern) kann angeregt werden, wenn die Resonanzfrequenz der Riemenspanne mit der Betriebsdrehzahl zusammenfällt. Dies äußert sich als breite Spitze bei der Riemen-Eigenfrequenz.
Riemenantriebsdefekt — die Riemenfrequenz-Grundschwingung ist subsynchron; ihre Harmonischen reichen bis zur und über die 1×-Wellendrehzahl (25 Hz) hinaus.

Aktion: Prüfen Sie den Zustand des Riemens, die Spannung und die Ausrichtung der Riemenscheiben. Ersetzen Sie verschlissene Riemen. Bei wiederkehrenden Problemen überprüfen Sie die Ausrichtung der Riemenscheiben mit einem Lasermessgerät oder einem Lineal.

Fehler 8: Pumpenkavitation

Ursache: Dampfblasen bilden sich und kollabieren heftig, wenn der lokale Druck unter den Dampfdruck der Flüssigkeit fällt – typischerweise an der Pumpensaugseite. Jeder Blasenkollaps erzeugt einen Mikrostoß. Tausende Kollapse pro Sekunde erzeugen ein charakteristisches Breitbandrauschen.

Spektrale Signatur

  • Broadband energy: Unlike mechanical faults (which produce discrete peaks), cavitation generates a raised, irregular noise floor spread across a broad frequency band — in the chart below, from roughly 200 Hz up to the edge of the displayed range. The spectrum looks like a "hump" or elevated plateau rather than sharp peaks.
  • Zufällig, nicht periodisch: Keine Obertöne, kein Zusammenhang mit der Wellendrehzahl. Das Geräusch klingt wie "Kies" oder "Knistern" – selbst ohne Instrumente hörbar.
  • Niederfrequente Effekte: Starke Kavitation kann auch zu Instabilität bei 1× und breitbandigem niederfrequentem Rauschen durch Strömungsturbulenzen führen.
Pumpenkavitation – breitbandiges Hochfrequenzrauschen (erhöhter Rauschpegel oberhalb von 200 Hz). Keine diskreten Spitzen – im Gegensatz zu Lagerschäden, die spezifische Frequenzen aufweisen.

Aktion: Saugdruck erhöhen (Pumpe absenken, Saugventil öffnen, Saugleitungsverluste reduzieren). NPSH prüfen.verfügbar vs. NPSHerforderlich. Reduzieren Sie nach Möglichkeit die Pumpendrehzahl. Kavitation verursacht rasche Erosionsschäden – ignorieren Sie dies nicht.

Fehler 9: Ölwirbel und Ölpeitsche (Gleitlager)

Ursache: Fluid-film instability in journal (sleeve) bearings. The oil film wedge forces the shaft to orbit within the bearing clearance at a sub-synchronous frequency. This is distinct from rolling element bearing defects and occurs only in plain/journal bearings. Shaft orbit display — the F8 — Charts → F6-Orbit tab on the Balanset-1A — is the classic way to watch journal-bearing behavior.

Ölwirbel

  • Frequenz: Etwa 0,42× bis 0,48× Die Wellendrehzahl (oft mit ~0,43× angegeben) ist ein subsynchroner Peak, der der Wellendrehzahl folgt – mit steigender Drehzahl erhöht sich die Wirbelfrequenz proportional.
  • Spektrum: Ein einzelner Peak bei etwa 0,43×, der sich mit der Geschwindigkeit verschiebt. Die Amplitude kann moderat sein.
  • Zustand: Vorstufe des Ölpeitscheneffekts. Normalerweise nicht unmittelbar zerstörerisch, deutet aber auf Instabilität hin.

Ölpeitsche

  • Frequenz: Verriegelt sich am ersten Rotor Eigenfrequenz (kritische Drehzahl). Im Gegensatz zur Wirbeldrehzahl folgt sie NICHT der Wellendrehzahl – die Frequenz bleibt bei Drehzahländerungen konstant.
  • Spektrum: Großer subsynchroner Peak bei der ersten kritischen Drehzahl des Rotors. Die Amplitude kann sehr hoch sein – und dadurch zerstörerisch wirken.
  • Zustand: Gefährlich. Sofortiges Handeln erforderlich. Kann zu Lagerfressen und Wellenbeschädigung führen.
Ölwirbel – subsynchroner Peak bei ca. 0,43-facher Wellendrehzahl (≈ 10,7 Hz bei 1500 U/min). Zu unterscheiden von 0,5-facher Loserheit.
⚠️ Ölwirbel vs. Lockerheit – So erkennen Sie den Unterschied

Beide erzeugen subsynchrone Spitzenwerte, aber: Ölwirbel sits at ~0.42–0.48× (not an exact half-order), while Losigkeit generates peaks at exactly 0.5×, 1.5×, 2.5× — precise half-order fractions. Both follow shaft speed as it changes; the one that does nicht track speed is Ölpeitsche, which locks onto the rotor's first critical frequency. Oil whirl only occurs in journal/sleeve bearings — if the machine has rolling element bearings, it cannot be oil whirl.

Aktion: Bei Ölwirbeln: Lagerspiel, Ölviskosität und Belastung prüfen. Lagerbelastung erhöhen oder Ölviskosität ändern. Bei Ölpeitschen: Geschwindigkeit sofort reduzieren unterhalb des kritischen Schwellenwerts. Ziehen Sie einen Spezialisten für Rotordynamik hinzu.

ISO 10816 Vibration Severity — Classification Table

ISO 10816-1 (the general part of the ISO 10816 series, superseded by ISO 20816 but still widely referenced) defines vibration severity zones for four machine classes. Vibration is measured as velocity in mm/s RMS on bearing housings. The table below shows all zone boundaries for all four classes — use it as a quick reference when evaluating measurements. Note that ISO 10816-3 (now ISO 20816-3), which covers industrial machines above 15 kW running at 120–15,000 RPM, uses a different scheme — two machine groups with rigid or flexible support classes — rather than the Classes I–IV shown here.

📋 ISO 10816-1 Schwingungsstärkezonen — Maschinenklassen I-IV (mm/s RMS)
Maschinenklasse Zone A
Gute		 Zone B
Akzeptabel		 Zone C
Alarm		 Zone D
Gefahr
Klasse I
Kleinmaschinen ≤ 15 kW
(Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren)		 ≤ 0,71 0,71 – 1,8 1,8 – 4,5 > 4,5
Klasse II
Mittlere Maschinen 15–75 kW
(ohne besonderes Fundament)		 ≤ 1,12 1,12 – 2,8 2,8 – 7,1 > 7,1
Klasse III
Großmaschinen > 75 kW
(starres Fundament)		 ≤ 1,8 1,8 – 4,5 4,5 – 11,2 > 11,2
Klasse IV
Großmaschinen > 75 kW
(flexibles Fundament, z. B. Stahlrahmen)		 ≤ 2,8 2,8 – 7,1 7,1 – 18 > 18
📌 So verwenden Sie diese Tabelle

Schritt 1: Ermitteln Sie Ihre Maschinenklasse anhand der Leistung und des Fundamenttyps.
Schritt 2: Messen Sie die Gesamtschwingungsgeschwindigkeit (mm/s RMS) an jedem Lagergehäuse in radialer Richtung.
Schritt 3: Finden Sie die Zone. Zone A = neu in Betrieb genommen oder ausgezeichnet. Zone B = uneingeschränkter Langzeitbetrieb. Zone C = nur für begrenzte Zeiträume akzeptabel — Wartung einplanen. Zone D = Es entsteht ein Schaden – Maschine so schnell wie möglich anhalten.

Denken Sie daran: Trends sind wichtiger als absolute Werte. A machine running at 2.4 mm/s (Zone B for Class II) that was previously at 1.2 mm/s has doubled — investigate the cause even though it's still "acceptable." The Balanset-1A's vibrometer mode (F5) displays overall velocity V1s for instant zone assessment.

⚠️ ISO 10816 vs. ISO 20816

ISO 10816 wurde offiziell durch ISO 20816 (veröffentlicht 2016–2022) ersetzt. Die Zonengrenzen bleiben für die meisten Maschinentypen ähnlich, ISO 20816 ergänzt jedoch Bewertungskriterien für die Auslenkung und erweitert die maschinenspezifischen Abschnitte. In der Praxis gelten die Werte nach ISO 10816 weiterhin als Industriestandard. Sowohl das Balanset-1A als auch die meisten industriellen Schwingungsanalyseprogramme verwenden nach wie vor die Zonen nach ISO 10816.

Von der Messung zur Überwachung

Trendanalyse

Ein einzelnes Spektrum ist eine Momentaufnahme. Die Stärke der Schwingungsanalyse liegt darin, dass… Trendanalyse — Veränderungen im Zeitverlauf verfolgen.

  • Erstellen Sie eine Ausgangsbasis: Measure new or known-good equipment. Save spectra — the Balanset-1A's F6 — Reports archive stores measurements and HTML reports.
  • Intervalle festlegen: Kritisch: wöchentlich. Standard: monatlich. Hilfsaggregate: vierteljährlich.
  • Wiederholbarkeit sicherstellen: Gleiche Punkte, gleiche Richtungen, gleiche Betriebsbedingungen.
  • Änderungen nachverfolgen: Eine Verdopplung gegenüber dem Ausgangswert ist selbst in der ISO-Zone A signifikant.
  • Use measurement routes: The Balanset-1A's F9 — Route Inspection guides repeatable measurement rounds and trends readings against ISO 10816-1 zones.

Entscheidungsalgorithmus

  1. Nehmen Sie ein hochwertiges Spektrum auf (F8-Diagramme, radial + axial).
  2. Identifizieren Sie den höchsten Peak – dies ist das dominante Problem.
  3. Übereinstimmung mit Fehlertyp:
    • 1× dominiert → Unwucht → Ausgleich mit Balanset-1A.
    • 2× dominiert + hohe axiale → Fehlausrichtung → Wellen neu ausrichten.
    • Viele Harmonische → Lockerheit → Prüfen und festziehen.
    • Nicht-synchrone Spitzenwerte → Lager → Planen Sie den Austausch.
    • GMF + Seitenbänder → Zahnrad → Ölstand prüfen, Getriebe inspizieren.
  4. Beheben Sie zuerst den Hauptfehler – sekundäre Symptome verschwinden dann oft.

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