Akustische, visuelle und taktile Inspektionen für vorausschauendes Wartungspersonal

Die Datenerfassung ist das Rückgrat jeder Schwingungsüberwachung, dennoch werden Möglichkeiten zur Erfassung zusätzlicher Daten an der Maschine in der Regel ignoriert. Spürt die Schwingungsindustrie endlich die Auswirkungen des reinen Datensammlers, der nicht in die Zuverlässigkeitsgruppe aus dem mechanischen Gewerk aufgestiegen ist? Was ist mit den Seitenbetreibern und Handwerkern? Dieses Dokument behandelt grundlegende Inspektionstechniken, die angewendet werden können, um die im Feld verbrachte Zeit zu optimieren.

Einführung
Viele Unternehmen teilen das Personal, das die Technologieüberwachung durchführt, in ein Predictive Maintenance (PdM)-Team oder eine Zuverlässigkeitsgruppe auf. Ihre Aufgabe besteht darin, mithilfe verschiedener Technologien regelmäßig Maschineninformationen zu sammeln und diese Daten zu verwenden, um den Zustand der Maschine zu bewerten.

Um den Zustand mechanischer und elektrischer Komponenten zu überwachen und insbesondere einen drohenden Ausfall zu erkennen, gibt es unterschiedliche Technologien. Jede Technologie hat ihre eigenen Anwendungen, Vor- und Nachteile. Effektive Zustandsüberwachung nutzt mehrere Techniken und Technologien.

Eine zu wenig genutzte Gruppe von Kontrollen, die wertvolle Daten liefern, sind grundlegende visuelle, akustische und taktile Kontrollen. Diese Inspektionen können durchgeführt und als Ergänzung zu den formalen Technologieinspektionen verwendet werden. Der Schlüssel zur erfolgreichen Umsetzung eines visuellen, akustischen und taktilen Prüfprogramms ist die Schulung der Teilnehmer in der grundlegenden Bedienung des zu prüfenden Bauteils und das Befolgen einer Prüfliste.

Schritte zur Zustandsüberwachung
Effektive Zustandsüberwachungsprogramme bestehen aus vier Hauptelementen:

1. Erkennung
2. Analyse
3. Korrektur
4. Bestätigung

Es ist wichtig, jedes dieser Elemente gründlich zu verstehen. Wertvolle Zeit wird viel zu oft verschwendet, wenn zu viel Wert auf eine einzelne Komponente gelegt wird.

Erkennung
Viele Probleme lassen sich durch optische, akustische und taktile Kontrollen feststellen. Ziel ist es, fehlerhafte Maschinen oder sich verschlechternde Zustände zu erkennen. Es stellt sich die Frage, wie die Ergebnisse dieser Inspektionen quantifiziert werden können. Technologien wie Vibration, Thermografie, Ultraschall, Ölanalyse und Motorkreisprüfung können verwendet werden.

Nachdem Maschinen identifiziert wurden, die einer weiteren Analyse mittels Erkennung bedürfen, besteht der nächste Schritt darin, die Ursache des Problems zu ermitteln. Dies wird während der Analysephase erreicht.

Abbildung 1. Problemerkennung

Analyse
Der Zweck einer Analyse besteht darin, die Ursache des Problems zu ermitteln. Die Analysephase umfasst die Untersuchung des Maschinenbetriebs, der Fehlermerkmale, der Wartungshistorie usw. Es sollten nur die Maschinen analysiert werden, die Probleme aufweisen. Sobald die Analyse abgeschlossen und die Ursache des Problems gefunden wurde, sollten die Ergebnisse mitgeteilt werden.

Abbildung 2. Problemanalyse

Korrektur/Verbesserung
Nachdem die Ursache des Problems ermittelt wurde, kann es behoben werden. Die häufigsten Probleme erfordern ein Auswuchten und/oder eine präzise Ausrichtung. Um die Zuverlässigkeit der betreffenden Maschine zu maximieren, ist es auch ratsam, die Quelle der Ausnahme zu verbessern. Dadurch wird die Lebensdauer der Maschine verlängert. Wir bei Universal Technologies betonen, dass der Zeitaufwand für die Verbesserung der Maschine im Vergleich zu den Kosten für unerwartete Maschinenstillstände und den Wartungsprozess gering ist.

Abbildung 3. Problembehebung

Bestätigung
Nachdem die Ursache des Problems ermittelt, das Problem behoben und die Maschine verbessert wurde, ist es wichtig zu überprüfen, ob die Korrektur oder Verbesserung stattgefunden hat. Ein Mechanismus für diese Überprüfung ist der Vergleich von Vorher-Werten mit den ursprünglichen Basisliniendaten.

Andere gängige Verifizierungsmethoden sind:

• Erhöhte Lagerlebensdauer verfolgen
• Nachverfolgung der Lebensdauer der Dichtung
• Messung des reduzierten Energieverbrauchs
• Schwingungen messen
• Thermografie
• Ölanalyse
• Analyse der Motorstromsignatur

Abbildung 4. Überprüfung der Korrektur

Sichtprüfungen
Eine der einfachsten, aber oft vernachlässigten Formen der Zustandsüberwachung ist die visuelle Inspektion von Maschinen. Obwohl dies subjektiv ist, können Sie oft ein gutes „Bauchgefühl“ dafür bekommen, wo das Problem am gravierendsten ist. Aber denken Sie daran, dass die Ursache auf diese Weise nicht bestimmt werden kann.

Effektive Sichtprüfungsverfahren umfassen die Untersuchung der Maschine und der Umgebung auf Folgendes:

• Allgemeine Sauberkeit
• Öl/Flüssigkeiten auf der umgebenden Maschine
• Öle/Flüssigkeiten an Maschinengehäuse oder Lagerdeckel
• Öle/Flüssigkeiten am Kupplungsschutz
• Ungewöhnliche Markierungen
• Sichtbare Undichtigkeiten (Schmiermittel, Kühlwasser usw.)
• Lichtverhältnisse
• Lokale Instrumente für die richtigen Pegel, Temperaturen, Flüsse und Stromstärken
• Reib- und Abriebpartikel
• Korrosion
• Überhitzungszeichen
• Ordnungsgemäßer Betrieb von Schleuderringen
• Kondenswasser/Wasser in Lagern
• Differenztemperaturen, Drücke und Durchflussmengen
• Lose Teile oder Komponenten
• Zustand des Maschinenschutzes oder der Abdeckung

Abbildung 5. Hauswirtschaft

Abbildung 6. Ölleck

Abbildung 7. Rahmenriss

Abbildung 8. Motorlüfterabdeckung

Abbildung 9. Ölzustand

Akustische Kontrolle
Eine weitere einfache Form der Zustandsüberwachung ist die akustische Inspektion von Maschinen. Auch wenn dies subjektiv ist, bekommt man oft ein gutes „Gefühl“ für das Gebiet, aus dem die Quelle stammt. Aber denken Sie daran, dass die Ursache auf diese Weise nicht ermittelt werden kann. Die Verwendung von Stethoskopen, Sondierstäben und anderen Abhörgeräten kann es einem erfahrenen Arzt ermöglichen, Probleme wie Reibung, Lagerfehler, Kavitation usw. zu erkennen.

Versuchen Sie beim Hören einer Maschine festzustellen, ob der Ton komplex oder einfach, hochfrequent oder niederfrequent ist und woher der Ton zu kommen scheint.

Effektive akustische Inspektionsverfahren umfassen die Untersuchung der Maschine und der Umgebung auf Folgendes:

• Außergewöhnliche Klänge
• Summen
• Quietschen
• Knurren
• Reiben
• Kavitation
• Lichtbogen-/Knallgeräusche
• Jagd/Schläge
• Lärm durch Lecks
• Vergleichsgeräusch von Lagern
• Wasserschlag
• Wächter/Überdruckventile anheben
• Durchfluss durch System / Komponenten

taktile Inspektion
Um eine Maschine mit der Hand auf übermäßige Vibrationen zu prüfen, führen Sie die folgenden Schritte aus:

1. Beginnen Sie bei den Lagern und fühlen Sie in vertikaler, horizontaler und axialer Richtung.
2. Arbeiten Sie von der Maschine aus nach unten und außen und tasten Sie die Basis, Strukturen, Rohre, Rohrhalterungen, Ventilschäfte, Schaltkästen, elektrische Leitungen usw. ab.
3. Versuchen Sie, ein Gefühl für die Frequenz der Schwingung zu bekommen. Handelt es sich beispielsweise um eine hohe Frequenz wie ein Summen oder ein Kribbeln? Oder ist es eine niedrige Frequenz, wie ein Schaudern oder ein Schwanken?

Abbildung 10. Motorprüfung

Andere taktile Beobachtungen sollten ebenfalls durchgeführt werden. Effektive taktile Inspektionsverfahren umfassen die Untersuchung der Maschine und der Umgebung auf Folgendes:

• Temperaturvergleiche an Lagern
• Temperaturvergleiche an Seal-Flush-Systemen
• Temperaturunterschiede am Kühler/Wärmetauscher Einlass und Auslass
• Temperaturunterschiede an Filtern / Sieben Einlass und Auslass
• Fühlen Sie Öl auf Verunreinigungen und Metallpartikel
• Gespür für den Durchfluss durch Systeme / Komponenten

Verbesserte Sichtprüfungen mit Punktradiometern
Infrarot-Thermometer messen die Menge der von einem Zielobjekt emittierten Infrarotenergie und berechnen die Temperatur der Oberfläche dieses Objekts. Zu den typischen Merkmalen gehören Laservisier, einstellbarer Emissionsgrad, Alarmfunktionen und Triggersperren. Andere Funktionen können Datenlogger und Grafikdisplays, Thermoelemente und Softwareschnittstellen umfassen.

Es sollte beachtet werden, dass der Temperaturmesswert die Außenoberflächentemperatur der ersten Oberfläche ist, die der Laserstrahl durchdringt. Bei einer Messung durch Plexiglas oder ein anderes transparentes Material, das der Laser durchdringt, stellt die Temperaturmessung nur die Plexiglasoberfläche dar.

Abbildung 11. Spot-Radiometer

Begrenzung – Emissionsgrad: Der Emissionsgrad ist die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu reflektieren. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Emissionsgrade und müssen berücksichtigt werden, wenn versucht wird, einen absoluten Temperaturmesswert zu erhalten. Bei Vergleichsmessungen ist der Emissionsgrad weniger problematisch, vorausgesetzt, die beiden Zielmaterialien sind gleich. Wenn eine genaue absolute Temperaturmessung erforderlich ist, sollte das mitgelieferte Kontaktthermoelement verwendet werden, um die Infrarotdaten zu überprüfen. Ihr Instrument verfügt über Funktionen, mit denen Sie den richtigen Emissionsgrad für das Zielmaterial auswählen können, aber für die Absicht dieses Artikels und die allgemeine Instrumentenverwendung wird die Einstellung „frei“ verwendet.

Einschränkung – Messfleckgröße: Die gemessene Messfleckgröße hängt vom Abstand zwischen dem zu messenden Objekt und dem Infrarot-Thermometer ab. Dies variiert je nach Hersteller und Modellen desselben Herstellers. Beachten Sie, dass die Temperatur ein Durchschnitt der Temperaturen innerhalb des Punktkreises ist. Gehen Sie näher an das Ziel heran, um einen kleineren Messbereich zu erhalten.

Blitzlichter
Die visuelle Inspektion von rotierenden Assets in Verbindung mit der Verwendung eines Blitzlichts ermöglicht die Bewertung anderer Komponenten.

• Kupplung, Welle und Schlüsselzustand
• Lecksuche an Lagerdeckeln, Gleitringdichtungen und Kupplungen
• Mechanische Lockerheit von Maschinenkomponenten
• Gürtelzustand
• Gleichmäßiges Spannen / Laden von Riemenantriebssystemen

Abbildung 12. Blitzlicht

Vorsichtsmaßnahmen und Sicherheit:

• Objekte, die mit diesem Produkt betrachtet werden, können stationär erscheinen, obwohl sie sich tatsächlich mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Halten Sie immer einen sicheren Abstand zum Ziel und berühren Sie es nicht. Achten Sie auf andere Personen in der Umgebung und übernehmen Sie die Verantwortung für deren Sicherheit, indem Sie sie vor diesen Vorsichtsmaßnahmen warnen.
• Die Verwendung dieses Geräts kann bei Personen, die für diese Art von Anfall anfällig sind, einen epileptischen Anfall auslösen.
• Verhindern Sie, dass Flüssigkeiten oder metallische Gegenstände in die Belüftungsöffnungen des Stroboskops gelangen, um Schäden am Instrument zu vermeiden.
• Achtung – im Gerät liegen lebensgefährliche Spannungen an. Informationen zum Lampenaustausch finden Sie in der Herstellerliteratur, bevor Sie versuchen, das Gerät zu öffnen.
• Um die Inspektion von Kupplungen und Riemen mit einem Blitz zu unterstützen, wird empfohlen, wenn möglich Streckmetall mit einer flachen schwarzen Oberfläche für Kupplungs- und Riemenschutz zu verwenden. Dadurch kann der Benutzer mit minimaler Reflexion durch den Schutz hindurch sehen.

Zusammenfassung
Die Durchführung visueller, akustischer und taktiler Inspektionen kann einen enormen Mehrwert bieten, wenn sie in einen Gesamtprozess der Zuverlässigkeit integriert wird. Durch die Formalisierung und Dokumentation von Inspektionen, die von Nicht-PdM-Technikern durchgeführt werden, können die Daten von allen genutzt werden.

Die Akzeptanz der Integration von Technologien, um ein besseres Bild des Gerätezustands zu erhalten, wird weithin akzeptiert. Warum nicht dasselbe Modell verwenden, um Informationen von Mitarbeitern zu nutzen, denen traditionell keine aktive Rolle bei der Zuverlässigkeit zugeschrieben wird? Oftmals können Bediener und Wartungspersonal diese „fehlende Information“ bereitstellen, die der PdM-Techniker nicht sehen kann, wenn er Geräte in einem monatlichen oder vierteljährlichen Zyklus ansieht.

Wie viele Unternehmen würden die Chance ergreifen, Dutzende von zusätzlichem Personal für die Zuverlässigkeitsbemühungen hinzuzufügen, ohne zusätzliche Kosten zu verursachen? Durch Schulung und Einbindung von Bedienern und Wartungspersonal ist genau das möglich.

Referenzen

1. „Bedienerbetreuung für die Zuverlässigkeit von Maschinen“, Universal Technologies Inc., Huntersville, N.C., 2005.
2. „Vibrationsanalyse Level 1 Plus“, Universal Technologies Inc., Huntersville, N.C., 2005.

Dieses Papier wurde auf einer jährlichen Konferenz der Noria Corporation präsentiert.

Über den Autor:
Lance Bisinger ist der Americas Operations Manager bei GPAllied, einem Beratungs- und Dienstleistungsunternehmen für Zuverlässigkeit und Betriebsabläufe. Weitere Informationen finden Sie unter www.gpallied.com.