Condition Monitoring

Schwingungsüberwachung und Condition Monitoring – Anwendungen, Technik und Systeme

Schwingungsüberwachung und Condition Monitoring – Anwendungen, Technik und Systeme

Schwingungsüberwachung und Condition Monitoring – Anwendungen, Technik und Systeme

Schwingungsüberwachung und Condition Monitoring – Anwendungen, Technik und Systeme

Schwingungsüberwachung und Condition Monitoring – Anwendungen, Technik und Systeme

Schwingungsüberwachung und Condition Monitoring – Anwendungen, Technik und Systeme

Maschinenschwingungen oder Lagerschäden können zu schweren Schäden führen. Mit geeigneten Sensoren und Überwachungsgeräten lassen sich Probleme frühzeitig erkennen. Nachfolgend bekommen Sie eine Übersicht der Anwendungsfälle und aktuellen Lösungen.

Die Systemauswahl ist groß, aber die Signalauswertung und Interpretation der Schwingungen nicht immer einfach und intuitiv. Das macht es potentiellen Nutzern, vor allem Neulingen auf diesem Gebiet schwer, das am besten geeignete Messsystem zu identifizieren. Avibia ist auf diese Beratung spezialisiert und bietet für die meisten Anwendungsfälle passende Lösungen an.

Ursachen von Schwingungen können sehr vielfältig sein: Unwuchten, Ausrichtfehler, Wellenkrümmung, Fundamentprobleme, Kavitation, Verzahnungsfehler, elektrische oder magnetische Störungen und viele weitere. Die Messung und vor allem die Analyse von Schwingungsproblemen, erfordert ein solides Grundlagenwissen, Erfahrung oder zumindest eine gute Beratung kombiniert mit einem passendes Messystem.

Remote IoT Schwingungsüberwachung

Schwingungen an gleitgelagerten Maschinen wie Turbinen und Generatoren, Kompressoren oder Großverdichtern sind besonders kritisch. Werden die Schwingungsamplituden zu hoch, drohen schwerste Schäden. Um für diese Fälle besondere Sicherheit zu bieten, wurden entsprechende Anforderungen für Schutzsysteme definiert, zum Beispiel in der DIN ISO 20816 und der API 670. Typische Überwachungsgrößen in diesen Maschinen sind die Messung der absoluten Lagerschwingung (mit Beschleunigungs- oder Schwinggeschwindigkeitssensoren), die relative Wellenschwingung (mit berührungslosen Wegsensoren). Die Kombination aus der Falcon-Serie mit WebHMI macht die Schwingungsüberwachung zur IoT Lösung geeignet auch für kleinere Anlagen (Kompressor, BHKW, Generator, Turbine, Motor). Falcon besteht aus 2-kanaligen Erfassungs- und einem Kommunikationsmodul. Falcon überträgt die Messwerte über digitale Schnittstelle zum WebHMI Gerät. Damit erfolgt die lokale oder dezentrale Visualisierung. Optional werden Daten in die Cloud gesendet. WebHMI besitzt ein integriertes, webbasiertes Visualisierungssystem mit Bedien- und Beobachtungsfunktionen und kombiniert die Funktionen eines (W)LAN-Routers. Schaubilder können mit jedem Endgerät und Browser remote dargestellt werden. Die Ankopplung erfolgt über die LAN oder WLAN. Die WWAN-Schnittstelle unterstützt 3G/4G Modems. Ein interner Datenspeicher bis 32 GB macht WebHMI zum Datenlogger mit komfortablen Zugriff auf die historischen Messwerte. Das IoT Protokolle MQTT und Modbus TCP sind integriert. Bei verteilten Systemen kann der übergeordnete Zugriff auch über die WebHMI-Cloud erfolgen. Avibia bietet diese IoT Lösung als Komplettpaket mit Sensoren und Falcon-/WebHMI-Geräten an.

Infos zu WebHMI

Stationäre Maschinenüberwachung und Wälzlagerdiagnose nach DIN ISO 10816

An Lüftern, Motoren, Pumpen wird häufig die Maschinenüberwachung nach DIN ISO 10816 als Bewertungsgrundlage heran gezogen. Charakteristisch für diese Norm ist das Ausweisen des Schwingungszustandes durch vier Bewertungszonen A, B, C und D.

  • A = neue Maschine
  • B = geeignet für Dauerbetrieb
  • C = nur noch begrenzte Zeit lauffähig. Bei nächster Gelegenheit Abhilfe schaffen
  • D = Schäden an der Maschine können entstehen

Für diese Art der zustandsorientierten Überwachung ist es essentiell, dass das Überwachungsgerät auch tatsächlich den Vorgaben der Norm bezüglich der Signalaufbereitung folgt.

Die Avibialine-Serie umfasst alle Komponenten die für eine Schwingungs- und Wälzlagerzustandsüberwachung von Motoren, Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren und anderen rotierenden Maschinen benötigt werden. Die Serie ist individuell zu konfigurieren und einfach zu implementieren. Mit Avibialine greifen die Anwender auf eine praxistaugliche und erprobte Gesamtlösung zurück, ohne dass sie selbst Schwingungsexperten sein müssen.

Das Avibialine Komplettpaket AVLK beinhaltet industrietaugliche und kostengünstige Beschleunigungssensoren, das Überwachungsgerät alles eingebaut in einem Kunststoff oder Stahlblechschaltschrank mit Spannungsversorgung und den passenden Kabeln. Optional kann ein Drehzahlsensor zur Ermittlung von Ordnungskennwerten integriert werden. Die AVLK-Serie wird als standardisierte Lösung von einem bis zu acht Kanälen angeboten.

Neben der Berechnung der Schwingstärke erfolgt eine Lagerzustandsüberwachung mittels Wälzlagerzustandskennwerten. Der Maschinenzustand wird dem Anwender direkt als Ampel angezeigt und so leicht abzulesen. Die Schwingungswerte werden auf Grenzwerte überwacht und im Alarmfall ein Digitalausgang geschaltet. Über 4...20mA Schnittstellen können die Schwingwerte an eine SPS übergeben werden.

Infos zu AVLK

Mobile Schwingungsmessung

Mobile Schwingungsmessung mit Handgeräten ist im Bereich der Instandhaltung nach wie vor ein gängiges Verfahren um große Maschinenparks regelmäßig auf Lagerschäden oder Schwingungen zu überwachen. Wichtig ist es das Handmessgerät auch mit einer geeigneten Analysesoftware zu kombinieren.

Das mobile Schwingungsmessgerät VE 100 ist die neueste Art von tragbaren Geräten auf dem Markt der Schwingungsdiagnose. Es ist ein leistungsstarkes Instrument für jeden Wartungsingenieur, Servicetechniker und Kundendienstmonteur, welcher mit Schwingungsproblemen an rotierenden Maschinen, Motoren und Anlagen gegenübersteht.

Das VE 100 ist für die einhändige Bedienung mit einem Gewicht von nur 800 g und einer Akkulaufzeit von mehr als 8 Stunden ausgelegt. Damit eignet es sich für Messungen auf langen Strecken über den gesamten Arbeitstag. Aufgrund des synchronisierten Trigger Eingang ist das VE 100 bestens geeignet zum Auswuchten in ein oder zwei Ebenen sowie Ermittlung von Ordnungsanalysen. Das  Expertensystem kann Maschinenfehler gemäß ISO 10816-3 wie Unwucht, Lockerung (Kipp Fuß), Fluchtungsfehler und Lagerfehler automatisch erkennen.

Je nach gewählter Maschinenkategorie und dem entsprechenden Alarmwert wird der gemessene Schwingpegel in den Ampel Farben Grün (Normal), Gelb (Alarm) und Rot (Gefahr) angezeigt. Das VE 100 bietet zudem Ultraschall Messungen an. Typische Anwendungen sind die Erkennung von Luftleckagen, elektrische Lichtbögen oder die Lagerschaden Früherkennung. Ein 8GB großer interner Speicher dient zur Speicherung der gemessenen Daten beim Datensammeln im Feldeinsatz. Das Gerät stellt die Daten auf Windows Systemen zur Verfügung und ermöglicht einen einfachen Datenaustausch zur Diagnose und Auswertesoftware VE-DC. Und das ist das besondere: VE-DC ist die genau auf das VE 100  abgestimmte Software. Diagnostic Center ist ein durch seine einfache Bedienung und seine vielfältigen Diagnosewerkzeuge nahezu überall einsetzbar zur Ermittlung von Schadensfrequenzen. Im Zusammenspiel mit dem tragbaren VE 100 wird das Auswerten und Berichte erstellen zum verständlichen Unterfangen.

Die Bewertung der Maschinenzustände erfolgt dabei streng nach im Markt etablierten Normen (z.B. DIN ISO 10816, etc.). Um der täglich anfallenden Datenflut Herr zu werden, werden Werkzeuge benötigt, die alle eingetroffenen Messdatensätze automatisch in kürzester Zeit sichten und verlässlich darüber Auskunft geben, wo sich Schäden gerade anbahnen bzw. bereits aufgetreten sind. Fehlalarme durch falsche Symptom-interpretationen  können vermieden werden.

Infos zu mobiles CMS

Webbasierte Schwingungsüberwachung

Web-Technologien sind auch für die Schwingungsüberwachung geeignet. Das AVT8 Gerät arbeitet direkt als IoT-Device und besteht aus einem Erfassungsmodul mit acht dynamischen Eingangskanälen und der im Gerät fest integrierten, webbasierten Visualisierungs- und Analysesoftware. Die Konfiguration und die Onlinedarstellung von Schwingungen und Kennwerten erfolgt über Analysediagramme und praxistaugliche Diagnosefunktionen im Webbrowser. Mittels individuell einstellbarer Dashboards können Übersichtsdiagramme erstellt werden, so dass der Analgenzustand auf einen Blick erfasst werden kann. Digitalausgänge qualifizieren das Gerät für Überwachungsaufgaben. Über Modbus TCP ist eine Anbindung an SPS Steuerungen oder Cloudlösungen realisierbar. Unterschiedliche Softwarevarianten ermöglichen unterschiedliche Analysefunktionen. Mit einem AVT8 Gerät können mehre Maschinen mit unterschiedlichen Drehzahlen gleichzeitig überwacht werden. Avibia bietet das AVT8 als komplette Lösung mit den passenden Beschleunigungs- und Drehzahlsensoren eingebaut im Schaltschrank an.

Infos zu AVT8

Drahtloses Condition Monotoring

Das drahtlose Condition Monitoring System AV505 wurde speziell für verteilte Maschinen entwickelt die ohne umständliche Kabelverdrahtung auf Ihren Zustand überwacht werden sollen. Das System kann Maschinenschwingungen und Temperatur synchron messen und den Maschinenzustand überwachen. Ein System ist aus den Komponenten: Funksensoren, Gateway und Analysesoftware aufgebaut.

Die drahtlose Beschleunigungssensoren werden auf dem Lagersitz oder anderen Positionen installiert, um Maschinenschwingungen und Temperaturen zu messen und die Messwerte über Zigbee zu übertragen. Der vom Nutzer austauschbaren Batterien haben eine Betriebszeit von ca. 2 Jahren und können kostengünstig ersetzt werden. Das Gateway empfängt die Sensorsignale und überträgt dies ein LAN, WLAN oder Mobilfunknetz (3G/4G) an einen Server. Im Server filtern intelligente Analysefunktionen anormale Messwerte aus. Die Diagnosesoftware ist in Maschinenstruktur organisiert mit einer übersichtliche Darstellung des Systemaufbaus, der Messpunkte und der Konfigurationen. Mehr als 20 verschiedene Auswertungsdiagramme stehen dem Schwingungsanalytiker zur Verfügung; z.B: Rohsignale, Spektrum, Multi-Spektrum, Hüllkurvenspektrum, Cepstrum und weitere. Das System bietet verschiedene Arten von Alarmparametern: Gesamtwert, Temperatur und gewährleistet so die Genauigkeit und Aktualität der Alarminformationen.

Infos zu AV505

Motorstromanalyse

Das Verfahren der  Motorstromanalyse beruht darauf, dass sich mechanische Defekte wie Lagerschäden, Unwuchten oder Kavitation direkt im Motorstrom abbilden und durch präzise Strom- und Spannungsmessung - quasi aus der Distanz - erfasst werden können. Solche CMS-Systeme sind für die meisten elektromotorisch angetriebenen Geräte und Generatoren geeignet. Diagnostiziert wird ein sehr breites Spektrum an elektrischen und mechanischen Fehlern, die nicht nur den Motor oder Generator, sondern auch die angeschlossenen Maschinen wie Pumpen, Lüfter, Kompressoren und Turbinen umfassen. Solche Systeme liefern Hinweise auf die Art und Schwere der Entwicklung von Fehlern. Für eine Untersuchung wird ein Motor mit Stromzangen und Spannungswandlern verbunden. Ein Auswertungsgerät erfasst über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten die Messwerte, erstellt eine Maschinenanalyse und generiert daraus einen übersichtlichen Bericht, in dem die Schadenssymptome beziehungsweise der Gesundheitszustand der Maschine bewertet wird. Entsprechende Lösungen sind bei Avibia sowohl für den stationären als auch den mobilen Einsatz verfügbar.

 

Autor: Dipl.-Ing. Frank Ringsdorf ist Geschäftsführer von Avibia in Engelskirchen.