Entmystifizierung der Schwingungsüberwachung Teil 3: Identifizierung und Interpretation allgemeiner Schwingungs- und Fehlermuster

Schnellzugriff 
Teil 1: Warum Schwingungsüberwachung wichtig ist – und wie sie funktioniert
Teil 2: Grundlagen der Schwingungsanalyse an rotierenden Maschinen
Teil 3: Identifizierung und Interpretation allgemeiner Schwingungs- und Fehlermuster
Teil 4: Diagnose von Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerheit und Lagerverschleiß

Gesamtschwingungsanalyse (OV)

Die Gesamtschwingungsanalyse ist im Gegensatz zur Spektralanalyse deutlich einfacher. Aus den Zeitbereichsdaten wird ein einziger Gesamtschwingungswert berechnet, der die durchschnittliche Energie der Schwingungsprobe darstellt. Dieser Wert kann als Indikator für den Gesamtzustand der Maschine verwendet werden. (Hinweis: Zur Berechnung des Gesamtschwingungswerts stehen mehrere Methoden zur Verfügung.) Der Vorteil der Gesamtschwingungsanalyse liegt in ihrer Einfachheit – es muss nur ein Wert untersucht werden.

Einige Grundsätze für die Arbeit mit der OV-Ebene sind:

• Eine Maschine mit „Kein Fehler“ sollte einen niedrigen Gesamtvibrationspegel aufweisen.
• Eine hohe Gesamtvibration kann ein Hinweis darauf sein, dass ein anderes Problem mit der Maschine vorliegt, beispielsweise Resonanz, externe Anregung durch eine nahegelegene Maschine, Fundament, Prozessproblem usw. Weitere Tests können erforderlich sein.

Analysieren von Spektrumdaten rotierender Maschinen – 3 einfache Schritte

Es dauert Jahre, bis jemand die Ausbildung zum guten Schwingungsanalytiker absolviert hat. Um die Daten zu überprüfen, müssen wir uns jedoch nur die Höhepunkte ansehen, wie sie in Abbildung 1 unten dargestellt sind:

Die Analyse dieser Daten erfolgt in drei Schritten:

1. Identifizieren Sie Schwingungsspitzen im Zusammenhang mit einer Quellkomponente der Maschine. Die größte Spitze kommt typischerweise von der Welle. Jede Wellenumdrehung erzeugt vier Schwingungen von vier Laufradschaufeln.
   • Beachten Sie die Echos des 1X-Peaks bei 2X, 3X, 4X und 6X.
   • Diese „Harmonischen“ sind bei allen rotierenden Maschinen normal.
2. Suchen Sie anhand von Schwingungsregeln nach Mustern in Daten
3. Messen Sie die Amplitude der Schwingungsspitze und das Muster, um die Schwere des Fehlers zu bestimmen.

So werden Vibrationsdaten zur Überprüfung angezeigt

Eine rotierende Welle bewegt sich auf und ab, vor und zurück sowie axial. Der Schwingungsprüfer misst in drei Bewegungsrichtungen und zwei Frequenzbereichen. Dies ermöglicht den Datenvergleich zwischen den Achsen, um Muster zu erkennen und Maschinenfehler zu diagnostizieren. Dies liefert ein vollständiges Bild für die Diagnose, wie in Abbildung 3 dargestellt:

Analyse von Spektrumdaten typischer rotierender Maschinen

Lassen Sie uns die Analyse von Spektrumdaten aus drei verschiedenen Konfigurationen rotierender Maschinen besser in den Griff bekommen, was zu unterschiedlichen Analysemodellen führt.

Gekoppelte Maschinen

Bei gekoppelten Maschinen messen Sie zwei Motorlager und zwei Pumpenlager. Bei kleinen Maschinen messen Sie nur ein Motorlager und ein Pumpenlager, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Einwellenmaschinen – Blockgekoppelt 

Bei Maschinen mit einer Welle messen Sie nur zwei Motorlager. Bei kleinen Motoren messen Sie nur ein Lager, wie in Abbildung 4 (unten) dargestellt. Beachten Sie Folgendes:

• Nur von den Lagern messen (NUR Motor)
• Das Pumpenlaufrad ist auf der verlängerten Motorwelle montiert. Keine Lager an der Pumpe
• Keine Daten von der Pumpe (nur Motor). Es sind immer noch 4X- und 8X-Spitzen von den Pumpenlaufradschaufeln zu sehen 

Maschinen mit Riemenantrieb (Maschinen mit Getriebe sind ähnlich)

Bei riemengetriebenen Maschinen messen Sie zwei Motorlager und zwei Pumpenlager. Bei kleinen Maschinen messen Sie nur ein Motorlager und ein Pumpenlager, wie in Abbildung 5 dargestellt.

Dinge zu beachten:

• 1X Motor- und 1X Pumpenharmonische sind sowohl in den Motor- als auch in den Pumpendaten sichtbar (Vibrationen werden durch das Fundament übertragen).
• Gleicher Frequenzbereich für beide Standorte. Daten beider Standorte überlagern und vergleichen.
• Stärkere Motorharmonische in den Motordaten und stärkere Pumpenharmonische in den Pumpendaten. 
• Pumpenvibrationen (vier Laufradschaufeln) befinden sich auf der Pumpenwelle: 4 x 1.1 = 4.4 x; 8 x 1.1 = 8.8 x.

Fazit

Das Verständnis der allgemeinen Schwingungstrends und der Beziehung zwischen spektralen Mustern und der Maschinenkonfiguration gibt Wartungsteams die Grundlage für eine effiziente Problemdiagnose – insbesondere der vier am häufigsten bei rotierenden Geräten auftretenden Fehler.

???? Lesen Sie Teil 4 → Diagnose von Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerheit und Lagerverschleiß

Autor Bio: John Bernet ist Spezialist für mechanische Anwendungen und Produkte bei der Fluke Corporation. Mit seiner über 30-jährigen Erfahrung in der Wartung und dem Betrieb von Kernkraftwerken und Maschinen in kommerziellen Anlagen hat John mit Kunden aller Branchen zusammengearbeitet und Zuverlässigkeitsprogramme implementiert. Er ist zertifizierter Schwingungsanalytiker der Kategorie II und zertifizierter Wartungszuverlässigkeitsexperte (CMRP) mit über 20 Jahren Erfahrung in der Diagnose von Maschinenfehlern.