Schalten Sie den Anlagenzustand frei:Vibrationsanalyse für frühzeitige Problemerkennung und Wartungseinsparungen

Bei der Vibrationsanalyse werden die Vibrationsmuster Ihrer Anlagen gemessen und analysiert. Dies ist eine der effektivsten Möglichkeiten, Ihre Ausrüstung länger einsatzbereit zu halten und gleichzeitig Ihre Gesamtwartungskosten zu senken.

Veränderungen in den Vibrationsmustern können darauf hinweisen, dass eine Anlage unausgeglichen oder falsch ausgerichtet ist oder einen Lagerfehler aufweist. Moderne Vibrationssensoren sind empfindlich genug, um subtile Vibrationsänderungen zu erkennen, sodass Techniker Probleme frühzeitig erkennen und beheben können, bevor sie zu Ausfällen führen.

Wir werden uns mit der Funktionsweise der Vibrationsanalyse befassen und uns mit einigen der gängigsten Ansätze befassen.

Was ist Vibration?

Vibration ist die Hin- und Herbewegung oder Schwingung eines Objekts um seine Gleichgewichtsposition. Eine Gitarrensaite vibriert, wenn man sie zupft; Ein Motor vibriert auch, wenn er läuft.

Es ist normal, dass motorbetriebene Anlagen während des Betriebs vibrieren – bis zu einem gewissen Grad. Übermäßige Vibrationen können jedoch darauf hinweisen, dass in Ihrem Gerät ein Problem vorliegt. Verbogene Wellen, falsch ausgerichtete Teile und unausgeglichene Anlagen können ungewöhnliche Vibrationen verursachen. Zuverlässigkeitsingenieure diagnostizieren diese Probleme durch die Analyse von Vibrationsmustern.

Was sind die Eigenschaften von Vibrationen?

Vibration hat drei wichtige Eigenschaften:

• Amplitude
• Häufigkeit
• Richtung

Jedes Merkmal liefert wichtige Informationen über den Anlagenzustand.

Die Amplitude (auch Verschiebung genannt) bezieht sich auf die Stärke der Schwingung. Je größer die Amplitude, desto größer sind die Schwingungen. Bei einer Wellenform wird die Amplitude normalerweise von Spitze zu Spitze gemessen.

Die Amplitude ist eine gute Möglichkeit, den Schweregrad zu messen. Eine höhere Amplitude kann auf ein schwerwiegenderes Problem hinweisen.

Unter Frequenz versteht man die Anzahl der Zyklen, die ein vibrierendes Objekt pro Sekunde durchläuft. Die Frequenz wird in Hertz gemessen.

Die Richtung bezieht sich auf die Bewegung des vibrierenden Objekts. Die Richtung kann beispielsweise axial oder radial sein.

Wie wird Vibration gemessen?

Schwingungsanalytiker verwenden typischerweise tragbare Schwingungsanalysatoren und drahtlose Schwingungssensoren zusammen mit einer Zustandsüberwachungssoftware, um Schwingungsniveaus und -frequenzen zu messen. Auch die fortschrittlichsten Schwingungsanalyseprogramme nutzen künstliche Intelligenz.

Der gebräuchlichste Beschleunigungsmessertyp ist der piezoelektrische Sensor, der physikalische Schwingungen in elektrische Signale umwandelt. Diese Signale werden als Vibrationsdaten aufgezeichnet. Anschließend organisiert und analysiert die Software die Daten entweder als Wellenform oder als schnelle Fourier-Transformation oder FFT.

Je nach Anlage möchten Techniker möglicherweise drahtlose Vibrationssensoren installieren, die Vibrationsdaten in Echtzeit messen. Manche Betriebe bevorzugen die streckenbasierte Schwingungsmessung mit einem handgehaltenen Schwingungsanalysator, wie dem VibXpert II von Prüftechnik.

Nach der Erfassung der Schwingungsdaten folgt als nächster Schritt die Analyse.

Wie funktioniert die Vibrationsanalyse?

Bei der Schwingungsanalyse werden Schwingungsdaten erfasst und ausgewertet, damit Wartungsteams Maßnahmen ergreifen und notwendige Reparaturen durchführen können. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Schwingungsdaten zu analysieren:Spektrumanalyse und Wellenformanalyse.

Was ist Spektrumschwingungsanalyse?

Bei der Spektrumanalyse werden Schwingungsdaten erfasst und „zerlegt“, sodass Techniker jede Komponente einzeln untersuchen können. Anstatt die gesamten Schwingungspegel zu betrachten, stellt die Spektrumanalyse Schwingungssignale im Frequenzbereich dar.

Die Spektrumanalyse ist eine hervorragende Möglichkeit, den Ort eines Maschinenfehlers zu lokalisieren. Maschinenteile schwingen bei einem Ausfall mit unterschiedlichen Frequenzen. Beispielsweise neigen Lager bei einem Defekt dazu, mit höheren Frequenzen zu vibrieren.

Bei der Modalanalyse wird Software verwendet, um eine visuelle Darstellung der Frequenzantworten eines Assets zu erstellen. Einige Teams verwenden Animationen, um eine visuelle Karte aller verschiedenen Vibrationsmodi zu erstellen.

Was ist Wellenformschwingungsanalyse?

Die Wellenformanalyse zeigt Vibrationssignale im Zeitbereich an. Eine einfache Sinuswelle bildet beispielsweise Vibrationsniveaus über die Zeit ab. Dies ist eine großartige Möglichkeit, sich einen Gesamtüberblick über Vibrationsereignisse zu verschaffen und alarmierende Anomalien zu erkennen.

Durch die Wellenformanalyse können Sie feststellen, wie stark Vibrationen sind. Es kann auch genau lokalisieren, wann die extremste Vibration auftritt. Die „Spitzen“ einer Wellenform weisen auf Schockereignisse hin. Das Studium einer Wellenform kann Ihnen Aufschluss darüber geben, an welchem Punkt im Betriebszyklus diese Schockereignisse stattfinden.

Techniker betrachten auch RMS (Root Mean Square), um die Intensität von Vibrationen zu bestimmen. RMS misst die Gesamtenergie, die durch die Vibrationen Ihrer Anlage verursacht wird. Dies ist eine nützliche Kennzahl, um die Schwere des Problems einzuschätzen.

Methoden zur Maschinenschwingungsanalyse

Die Vibrationsanalyse ist eine der effektivsten Techniken zur Erkennung von Defekten an rotierenden Maschinen. Richtig durchgeführt, kann die Vibrationsanalyse Teams dabei helfen, Maschinenfehler frühzeitig zu erkennen, sodass Wartungsteams sofort Reparaturen durchführen können.

Bereits seit langem nutzen Anlagen die Schwingungsanalyse als Teil einer vorbeugenden Wartungsstrategie. Heutzutage nutzen immer mehr Betriebe die Vibrationsanalyse als wichtigen Bestandteil eines vorausschauenden Wartungs- und Zustandsüberwachungsansatzes.

Was kann die Schwingungsanalyse herausfinden?

Die Schwingungsanalyse ist wie ein Frühwarnsystem für Ihre Anlage. Heutige Vibrationssensoren sind fein abgestimmt; Sie erkennen die winzigen Schwingungsveränderungen, die auf einen Maschinendefekt hinweisen.

Die vier häufigsten Maschinenfehler bei rotierenden Maschinen sind

• Ungleichgewicht
• Fehlausrichtung
• Lagerfehler
• Lockerheit

Wenn diese Probleme nicht behoben werden, können sie zu großen Kopfschmerzen führen und zu Stillständen oder Produktivitätseinbußen führen. Hier kommt die Schwingungsanalyse ins Spiel.

Die Vibrationsanalyse identifiziert die ersten Anzeichen von Unwucht, Fehlausrichtung, Lagerfehlern oder Lockerheit. Das bedeutet, dass Wartungsteams Reparaturen dann planen können, wenn es ihnen passt. Es bedeutet auch, dass die Probleme nicht außer Kontrolle geraten.

Beispiele zur Vibrationsanalyse

Nahezu jeder Betrieb kann von einer Schwingungsanalyse profitieren. Die Automobil-, Fertigungs- und Öl- und Gasbranche nutzen Schwingungsanalysen, um ihre Abläufe am Laufen zu halten.

Was ist Vibrationsanalyse in der Wartung?

Wartungsteams verwenden Vibrationsanalysen, um frühe Anzeichen von Unwucht, Lockerheit, Lagerfehlern oder Fehlausrichtung zu erkennen.

Die meisten Betriebe arbeiten heute nach einem engen Produktionsplan, ohne Spielraum für Ausfallzeiten oder Produktionsausfälle. Die typische Anlage verfügt außerdem über weitaus mehr kritische Anlagen als in der Vergangenheit. Gleichzeitig sind die meisten Teams mit Arbeitskräftemangel konfrontiert.

All dies bedeutet, dass es wichtiger denn je ist, den reibungslosen Betrieb der Anlagen aufrechtzuerhalten. Die Vibrationsanalyse hilft Teams, den Überblick über neue und sich entwickelnde Maschinenfehler zu behalten. Dies ist auch eine gute Möglichkeit, etwas Spielraum in Ihrem Wartungsplan zu schaffen, indem Sie Fehler früh genug erkennen, um sie dann zu beheben, wann immer es am bequemsten ist.

Oftmals erfassen Wartungstechniker während ihrer Fahrten Daten mit tragbaren Schwingungsanalysatoren. Anschließend werden diese Vibrationsmessungen von internen Zuverlässigkeitsingenieuren oder externen Zustandsüberwachungsdiensten analysiert, wie sie beispielsweise von Fluke Reliability angeboten werden.

Häufige Beispiele für Vibrationsanalysen

Jedes rotierende Asset verfügt über eine Standardschwingungs-„Signatur“. Wenn sich diese Signatur ändert, ist das ein Zeichen dafür, dass etwas nicht stimmt.

Motorbetriebene Anlagen wie Pumpen und Luftkompressoren eignen sich hervorragend für die Schwingungsanalyse. Durch die Anbringung eines Vibrationssensors an Ihren Pumpen und Kompressoren können Sie frühzeitig Anzeichen von Problemen erkennen und diese schon im Keim ersticken.

Werkzeuge zur Vibrationsanalyse sind empfindlich genug, um subtile Anzeichen von Störungen zu erkennen. Die meisten von ihnen sind intuitiv zu bedienen, auch für Personen ohne technischen Hintergrund.

Was ist ein Vibrationssensor?

Sensoren messen und zeichnen Schwingbeschleunigung, -geschwindigkeit und -frequenz auf. Ihre Techniker können Vibrationssensoren an nahezu jedem Vermögenswert oder jeder Komponente installieren, die Sie überwachen möchten. 

Drahtlose Sensoren können kontinuierlich Vibrationsdaten erfassen und diese in Echtzeit übertragen, sodass Sie nichts verpassen. Sie können die meisten Sensoren auch so programmieren, dass sie Sie benachrichtigen, wenn der Vibrationspegel einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

Was ist ein Vibrationsanalysator?

Schwingungsanalysatoren sind typischerweise zusammengesetzte Instrumente:Sie sind teils Sensor, teils Computer. Vibrationsanalysatoren sind mit piezoelektrischen Beschleunigungsmessern ausgestattet, um Vibrationspegel zu messen. Sie analysieren diese Daten auch und zeigen sie an. Einige Vibrationsanalysatoren können Maschinenfehler diagnostizieren und Benutzer durch Reparaturen führen.  

Was ist Vibrationsüberwachung?

Die Vibrationsüberwachung nutzt Sensoren und Datenanalysen, um Ihre wichtigsten Anlagen ständig im Auge zu behalten. Die meisten Werke verfügen nicht über das Personal, um ihre gesamte Ausrüstung manuell zu überwachen. Der Einsatz eines Netzwerks aus Vibrationssensoren und -analysatoren stellt sicher, dass Sie den Überblick über Probleme behalten und Ihre begrenzten Ressourcen optimal nutzen.

Zustandsüberwachungs-Vibrationsanalyse

Die Zustandsüberwachung verfolgt den Gesamtzustand Ihrer Ausrüstung mithilfe von Sensoren und Datenanalysen. Ziel ist es, neue Maschinenfehler zu erkennen, solange sie noch klein und beherrschbar sind. Richtig durchgeführt, kann die Zustandsüberwachung Sie Wochen oder sogar Monate vor Anzeichen eines Problems warnen, bevor es zu einem Problem wird.

Die Vibrationsanalyse ist ein wichtiger Bestandteil jeder Zustandsüberwachungsstrategie. Durch die Erkennung kleinster Änderungen im Vibrationsniveau hilft die Vibrationsanalyse Teams, Problemen einen Schritt voraus zu sein.

Die Zustandsüberwachung ist auf Sensoren, Software und IIoT-Tools angewiesen, um Daten zu erfassen und zu analysieren. Die meisten Teams benötigen eine gewisse Schulung, um ein Zustandsüberwachungsprogramm zu implementieren, die Tools sind jedoch immer noch intuitiv zu verwenden. 

Dies ist ein solider Ansatz für Teams mit eingeschränktem Fachwissen oder für Anlagen, die mit einem knappen Budget arbeiten. Und natürlich ist es für jeden eine großartige Möglichkeit, bessere Ergebnisse in Bezug auf Betriebszeit und höhere Zuverlässigkeit zu erzielen.