Anlagenzustand entschlüsseln: Vibrationsanalyse für frühzeitige Problemerkennung & Wartungseinsparungen

Vibrationsanalyse ist der Prozess der Messung und Analyse der Vibrationsmuster Ihrer Anlagen. Sie ist eine der effektivsten Methoden, um Ihre Geräte länger am Laufen zu halten und gleichzeitig die Gesamtwartungskosten zu senken.

Änderungen in Vibrationsmustern können darauf hinweisen, dass eine Anlage unausgewuchtet, ausgerichtet ist oder einen Lagerfehler hat. Moderne Vibrationssensoren sind empfindlich genug, um subtile Veränderungen in Vibrationen zu erfassen, sodass Techniker Probleme frühzeitig erkennen und reparieren können, bevor sie zu Ausfällen führen.

Wir tauchen ein in die Funktionsweise der Vibrationsanalyse und betrachten die gängigsten Ansätze.

Was ist Vibration?

Vibration ist die hin- und hergehende Bewegung oder Schwingung eines Objekts um seine Gleichgewichtsposition. Eine Gitarrensaite schwingt, wenn man sie zupft; ein Motor vibriert ebenfalls, wenn er läuft.

Es ist normal, dass motorgetriebene Anlagen während des Betriebs vibrieren – bis zu einem gewissen Grad. Übermäßige Vibrationen können jedoch auf ein sich anbahnendes Problem in Ihrer Ausrüstung hinweisen. Gebogene Wellen, fehlausgerichtete Teile und unausgewuchtete Anlagen können alle abnormale Vibrationen verursachen. Reliability-Ingenieure diagnostizieren diese Probleme durch Analyse der Vibrationsmuster.

Was sind die Merkmale von Vibration?

Vibration hat drei wichtige Merkmale:

• Amplitude
• Frequenz
• Richtung

Jedes Merkmal liefert wichtige Informationen über den Anlagenzustand.

Amplitude (auch Auslenkung genannt) bezeichnet die Größe der Vibration. Je größer die Amplitude, desto größer sind die Schwingungen. Auf einem Wellenformdiagramm wird die Amplitude typischerweise peak-to-peak gemessen.

Amplitude ist ein guter Weg, um Schweregrad zu messen; höhere Amplitude kann auf ein schwerwiegenderes Problem hinweisen.

Frequenz bezeichnet die Anzahl der Zyklen, die ein schwingendes Objekt pro Sekunde vollführt. Frequenz wird in Hertz gemessen.

Richtung bezieht sich auf die Bewegung des schwingenden Objekts. Die Richtung kann axial oder radial sein, zum Beispiel.

Wie wird Vibration gemessen?

Vibrationsanalysten verwenden typischerweise handgeführte Vibrationsanalysatoren und drahtlose Vibrationssensoren zusammen mit Zustandsüberwachungssoftware, um Vibrationspegel und Frequenzen zu messen. Die fortschrittlichsten Vibrationsanalyseprogramme nutzen auch künstliche Intelligenz.

Der häufigste Beschleunigungssensortyp ist der piezoelektrische Sensor, der physische Vibrationen in elektrische Signale umwandelt. Diese Signale werden als Vibrationsdaten aufgezeichnet. Software organisiert und analysiert die Daten dann, entweder als Wellenform oder als Fast Fourier Transform (FFT).

Je nach Anlage möchten Techniker möglicherweise drahtlose Vibrationssensoren installieren, die Vibrationsdaten in Echtzeit messen. Einige Betriebe bevorzugen Routen-basierte Vibrationsmessung mit einem handgeführten Vibrationsanalysator wie dem VibXpert II von Pruftechnik.

Nach dem Sammeln der Vibrationsdaten ist der nächste Schritt die Analyse.

Wie funktioniert Vibrationsanalyse?

Vibrationsanalyse nimmt Vibrationsdaten und macht sie verständlich, damit Instandhaltungsteams Maßnahmen ergreifen und notwendige Reparaturen durchführen können. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Vibrationsdaten zu analysieren: Spektralanalyse und Wellenformanalyse.

Was ist Spektrale Vibrationsanalyse?

Spektralanalyse nimmt Vibrationsdaten und „zerlegt“ sie, sodass Techniker jede Komponente separat untersuchen können. Statt der Gesamtvibrationspegel stellt die Spektralanalyse Vibrationssignale im Frequenzbereich dar.

Spektralanalyse ist eine hervorragende Methode, um den Ort eines Maschinenfehlers zu lokalisieren. Maschinenkomponenten vibrieren bei unterschiedlichen Frequenzen, wenn sie sich verschlechtern. Lager vibrieren beispielsweise tendenziell bei höheren Frequenzen, wenn sie defekt sind.

Modale Analyse nutzt Software, um eine visuelle Darstellung der Frequenzantworten einer Anlage zu erstellen. Einige Teams nutzen Animationen, um eine visuelle Karte aller verschiedenen Schwingungsmodi zu erstellen.

Was ist Wellenform-Vibrationsanalyse?

Wellenformanalyse zeigt Vibrationssignale im Zeitbereich. Eine einfache Sinuswelle bildet beispielsweise Vibrationspegel über der Zeit ab. Dies ist ein hervorragender Weg, um ein Gesamtbild von Vibrationsereignissen zu erhalten und alarmierende Anomalien zu erkennen.

Wellenformanalyse kann Aufschluss über die Schwere der Vibrationen geben. Sie kann auch genau bestimmen, wann die extremste Vibration auftritt. Die „Spitzen“ einer Wellenform deuten auf Stoßereignisse hin. Die Untersuchung einer Wellenform kann zeigen, an welchem Punkt im Betriebszyklus diese Stoßereignisse stattfinden.

Techniker betrachten auch RMS (Root Mean Square), um die Intensität der Vibrationen zu bestimmen. RMS misst die Gesamtenergie, die durch die Vibrationen Ihrer Anlage verursacht wird. Es ist eine nützliche Metrik zur Beurteilung der Schwere des Problems.

Methoden der Maschinen-Vibrationsanalyse

Vibrationsanalyse ist eine der effektivsten Techniken, um Defekte in rotierenden Maschinen zu erkennen. Richtig durchgeführt, kann Vibrationsanalyse Teams helfen, Maschinenfehler frühzeitig zu identifizieren, damit Instandhaltungscrews sofort Reparaturen durchführen können.

Seit langem nutzen Anlagen Vibrationsanalyse als Teil einer präventiven Instandhaltungsstrategie. Heute setzen immer mehr Betriebe Vibrationsanalyse als Schlüsselelement einer vorausschauenden Instandhaltungs- und Zustandsüberwachungsstrategie ein.

Was kann Vibrationsanalyse entdecken?

Vibrationsanalyse ist wie ein Frühwarnsystem für Ihre Anlage. Heutige Vibrationssensoren sind fein abgestimmt; sie erfassen die winzigen Veränderungen in der Vibration, die auf einen Maschinenfehler hinweisen.

Die vier häufigsten Maschinenfehler in rotierenden Maschinen sind:

• Unwucht
• Fehlausrichtung
• Lagerfehler
• Lockerheit

Unbehandelt können sich diese Probleme zu großen Kopfschmerzen entwickeln, die Abschaltungen oder Produktivitätseinbußen verursachen. Hier kommt die Vibrationsanalyse ins Spiel.

Vibrationsanalyse identifiziert die ersten Anzeichen von Unwucht, Fehlausrichtung, Lagerfehlern oder Lockerheit. Das bedeutet, dass Instandhaltungscrews Reparaturen planen können, wann es günstig ist. Es bedeutet auch, dass die Probleme nicht außer Kontrolle geraten.

Vibrationsanalyse-Beispiele

Fast jeder Betrieb kann von Vibrationsanalyse profitieren. Automobilindustrie, Fertigung und Öl & Gas nutzen Vibrationsanalyse, um ihre Betriebsabläufe am Laufen zu halten.

Was ist Vibrationsanalyse in der Instandhaltung?

Instandhaltungsteams nutzen Vibrationsanalyse, um frühe Anzeichen von Unwucht, Lockerheit, Lagerfehlern oder Fehlausrichtung zu identifizieren.

Die meisten Betriebe arbeiten heute mit engen Produktionsplänen, ohne Spielraum für Ausfälle oder Produktionsrückgänge. Typische Anlagen haben weit mehr kritische Assets als früher. Gleichzeitig sehen sich die meisten Teams mit Fachkräftemangel konfrontiert.

All dies bedeutet, dass es wichtiger denn je ist, Anlagen reibungslos am Laufen zu halten. Vibrationsanalyse hilft Teams, neue und sich entwickelnde Maschinenfehler im Blick zu behalten. Es ist auch ein guter Weg, Spielraum in Ihren Instandhaltungsplan zu schaffen, indem Fehler früh genug erkannt werden, um sie zum günstigsten Zeitpunkt zu beheben.

Oft sammeln Instandhaltungstechniker Daten während ihrer Routen mit handgeführten Vibrationsanalysatoren. Diese Vibrationsmessungen werden dann von internen Reliability-Ingenieuren oder externen Zustandsüberwachungsdiensten wie denen von Fluke Reliability analysiert.

Häufige Beispiele für Vibrationsanalyse

Jedes rotierende Asset hat eine Standard-Vibrations-„Signatur“. Wenn sich diese Signatur ändert, ist das ein Zeichen dafür, dass etwas nicht stimmt.

Motorgetriebene Assets wie Pumpen und Luftkompressoren sind hervorragende Kandidaten für Vibrationsanalyse. Das Anbringen eines Vibrationssensors an Ihren Pumpen und Kompressoren hilft Ihnen, frühe Anzeichen von Problemen zu erkennen, damit Sie sie im Keim ersticken können.

Vibrationsanalysetools sind empfindlich genug, um subtile Anzeichen von Problemen zu erfassen. Die meisten sind intuitiv zu bedienen, auch für Personen ohne technischen Hintergrund.

Was ist ein Vibrationssensor?

Sensoren messen und zeichnen Vibrationsbeschleunigung, -geschwindigkeit und -frequenz auf. Ihre Techniker können Vibrationssensoren an fast jedem Asset oder Komponente installieren, die Sie überwachen möchten.

Drahtlose Sensoren können Vibrationsdaten kontinuierlich sammeln und in Echtzeit übertragen, sodass Sie nichts verpassen. Sie können die meisten Sensoren auch so programmieren, dass sie Sie alarmieren, wenn Vibrationspegel einen bestimmten Schwellenwert überschreiten.

Was ist ein Vibrationsanalysator?

Vibrationsanalysatoren sind typischerweise Kombiinstrumente: sie sind Teil Sensor, Teil Computer. Vibrationsanalysatoren sind mit piezoelektrischen Beschleunigungssensoren 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?

Vibrationsüberwachung nutzt Sensoren und Datenanalysen, um Ihre kritischsten Anlagen ständig im Auge zu behalten. Die meisten Anlagen haben nicht das Personal, um all ihre Geräte manuell zu überwachen. Ein Netzwerk aus Vibrationssensoren und Analysatoren stellt sicher, dass Sie Probleme im Blick behalten und das Beste aus Ihren begrenzten Ressourcen herausholen.

Zustandsüberwachung & Vibrationsanalyse

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

Vibrationsanalyse ist ein wesentlicher Bestandteil jeder Zustandsüberwachungsstrategie. Durch Identifizierung winziger Veränderungen in Vibrationspegeln hilft Vibrationsanalyse Teams, Problemen voraus zu sein.

Zustandsüberwachung hängt von Sensoren, Software und IIoT-Tools ab, um Daten zu erfassen und zu analysieren. Die meisten Teams benötigen etwas Schulung, um ein Zustandsüberwachungsprogramm zu implementieren, aber die Tools sind dennoch intuitiv zu bedienen.

Es ist ein solider Ansatz für Teams mit begrenzter Expertise oder für Anlagen mit knappem Budget. Und natürlich ist es eine großartige Möglichkeit für jeden, mehr Ergebnisse in Bezug auf Betriebszeit und höhere Zuverlässigkeit zu erzielen.