Wenn Fehlausrichtungen Millionen kosten: Wie Werkzeuge wie RotAlign den Unterschied machen

Nichts bringt Sie so sehr dazu, die Bedeutung einer guten Abstimmung zu überdenken wie der Verlust von 3 Millionen Dollar in zwei Tagen. 

Ich musste dies auf die harte Tour lernen, als in einem Werk, in dem ich arbeitete, plötzlich zwei wichtige Kühlwasserpumpen ausfielen und der Betrieb dadurch zum Erliegen kam. Es dauerte zwei Tage – und jeden Tag gingen 1.5 Millionen Dollar Umsatz verloren –, bis die Anlage wieder lief.

Was war die Ursache des Unfalls? Die Kupplung an den Pumpen war festgefressen und vibrierte. Sie war nicht richtig ausgerichtet.

Dies ist nicht nur eine Warnung, sondern erinnert auch daran, wie wichtig eine präzise Ausrichtung für einen reibungslosen Betrieb ist. Fehlausrichtungen sind oft die unsichtbare Ursache für Vibrationsprobleme, vorzeitige Lagerausfälle und kostspielige Ausfallzeiten, die Produktivität und Gewinn beeinträchtigen können. Mit den richtigen Werkzeugen zum Ausrichten der Wasserpumpen hätte das 3-Millionen-Dollar-Fiasko verhindert werden können.

Dies verdeutlicht, warum Fortschritte in der Ausrichtungstechnologie für Zuverlässigkeitsexperten heute so wichtig sind. Moderne Werkzeuge haben einst mühsame Aufgaben in optimierte Prozesse verwandelt, sodass es selbst unter schwierigsten Bedingungen einfacher denn je ist, die erforderliche Präzision zu erreichen.

In diesem Artikel gehen wir näher auf diese Fortschritte ein und zeigen, wie sie selbst die schwierigsten Ausrichtungsaufgaben einfach und unkompliziert machen.

Das ABC der Ausrichtung

Zunächst eine Auffrischung. Die Ausrichtung stellt im Wesentlichen sicher, dass alle rotierenden Maschinenkomponenten korrekt zueinander positioniert sind. Dies ist besonders im Betriebszustand wichtig. Selbst eine geringfügige Fehlausrichtung kann zu Betriebsproblemen führen. 

Fehlausrichtungen lassen sich im Allgemeinen in zwei Kategorien einteilen: Versatz (nicht parallele Teile) und Winkelfehler (in einem falschen Winkel positionierte Komponenten). Ursachen wie menschliches Versagen, Wärmeausdehnung und Wellenverformung verschlimmern diese Probleme und führen häufig zu erhöhtem Energieverbrauch, beschleunigtem Verschleiß von Lagern und Dichtungen und sogar zum Totalausfall der Maschine.

Schätzungsweise sind bis zu 50 % der Ausfälle rotierender Maschinen auf Fehlausrichtungen zurückzuführen. Dies unterstreicht die entscheidende Bedeutung einer präzisen Ausrichtung, um kostspielige Ausfälle und Ausfallzeiten zu vermeiden. Fehlausrichtungen sind mehr als nur ein technisches Problem; sie tragen direkt zu Ineffizienz und Maschinenverschleiß bei und müssen daher mit den richtigen Werkzeugen behoben werden.

In der Vergangenheit wurde zur Ausrichtung auf traditionelle Methoden wie Richtscheite und Messuhren zurückgegriffen. Diese Werkzeuge waren zwar effektiv, aber arbeitsintensiv und anfällig für menschliche Fehler, insbesondere bei komplexen Aufbauten mit mehreren Maschinen oder zur Kompensation der Wärmeausdehnung. Präzise Ausrichtung erforderte sorgfältige Anpassungen, und selbst eine kleine Fehlerquote konnte zu erheblichen Problemen führen.

Moderne Ausrichtungswerkzeuge haben den Prozess revolutioniert und bieten präzisere und optimierte Lösungen. Sie reduzieren die Komplexität und den Zeitaufwand für Ausrichtungsaufgaben, insbesondere bei komplexen Konfigurationen. Sie erweitern die Grenzen des Möglichen und verbessern die Zuverlässigkeit und Leistung der Maschinen spürbar.

Nutzung fortschrittlicher Tools für komplexe Ausrichtungen

Durch eine Neugestaltung der Herangehensweise an komplexe Aufgaben haben fortschrittliche Tools die Effizienz bei Messung, Analyse und Neuanpassung deutlich verbessert.

Nehmen wir zum Beispiel Laserausrichtungssysteme. Geräte wie das RotAlign nutzen eine Kombination aus Sensoren und Lasern, um die Maschinenausrichtung präzise zu messen und anzupassen. So funktioniert es: Der Benutzer positioniert den Sensor, der mit dem Laser verbunden ist und Messdaten erfasst. Anschließend werden die Daten analysiert, um zu bestimmen, wie die Maschine oder das Bauteil angepasst werden muss.  

Das Besondere am RotAlign ist die Kombination dieser Präzision mit benutzerfreundlichen Funktionen, die selbst die anspruchsvollsten Ausrichtungsaufgaben vereinfachen. So funktioniert es:

Benutzerfreundliche Tools zur Rettung

Es ist kein Geheimnis, dass die Branche mit einem wachsenden Fachkräftemangel zu kämpfen hat. Dieser Mangel bedeutet, dass weniger erfahrene Techniker für komplexe Aufgaben zur Verfügung stehen, was den Leistungsdruck auf weniger erfahrene Mitarbeiter erhöht. Deshalb sind intuitiv gestaltete Werkzeuge mit klarer Anleitung unerlässlich – insbesondere für Ausrichtungsaufgaben mit komplexen Aufbauten oder variablen Bedingungen.

RotAlign verfügt über eine benutzerfreundliche Oberfläche, die von Technikern aller Erfahrungsstufen verwendet werden kann. Benutzer müssen lediglich ein dreistufiges Verfahren befolgen: Dimensionieren (Werte eingeben), Messen (Welle drehen, um Messungen vorzunehmen) und Ergebnis (erfahren, was und wie weit bewegt werden muss, um die Ausrichtung zu erreichen).

Das System korrigiert außerdem häufige Fehler, sodass selbst unerfahrene Techniker die gleichen hochwertigen Ergebnisse erzielen wie erfahrene Ingenieure. Wenn es auf Präzision ankommt, ist ein Werkzeug, das komplexe Aufgaben vereinfacht, nicht nur ein Vorteil – es ist eine Notwendigkeit.

Verschiedene Messmodi für jede Anwendung

Benutzerfreundlichkeit ist nur ein Aspekt. Zwar ist die Vereinfachung des Ausrichtungsprozesses entscheidend, doch die Vielfalt der Maschinen und Bedingungen in industriellen Umgebungen erfordert einen flexiblen Ansatz.

Zur Veranschaulichung ist hier dargestellt, wie die Messmodi von RotAlign Technikern helfen, die spezifischen Anforderungen jedes Ausrichtungsszenarios zu erfüllen:

• IntelliSWEEP: Dieser Modus hilft, die anfängliche Ausrichtung unabhängig vom Grad der Fehlausrichtung präzise zu messen und zu dokumentieren. Korrekturen werden in vertikaler und horizontaler Richtung aus jeder Winkelposition in Echtzeit verfolgt. Außerdem erkennt und filtert er minderwertige Daten heraus, die durch Faktoren wie Kupplungsspiel, Umgebungsvibrationen oder plötzliche Drehzahländerungen verursacht werden, sodass Sie nur die genauesten Messergebnisse erhalten.

• Mehrpunktmessung: Unverzichtbar für die Messung von Wellen, die sich entweder nur schwer kontinuierlich drehen lassen oder nur in bestimmten Drehpositionen eine Messung zulassen. Besonders nützlich ist die Mehrpunktmessung bei Gleitlagern, Weißmetalllagern und Radiallagern. Die Mehrpunktmessung ist auch nützlich beim Ausrichten von Wellen mit ruckartiger Rotation, bei großen Spannweiten oder bei starker Fehlausrichtung, die leicht dazu führen kann, dass der Strahl außerhalb des Messbereichs fällt. Durch die Mehrpunktmessung können außerdem alle Vibrationen ausgeglichen werden.

• Pass-Modus: Der ideale Modus für ungekoppelte Wellen in Maschinen mit hoher Rotationsträgheit. Der Laserstrahl wird in mindestens drei verschiedenen Positionen am Empfänger vorbeigeführt. Der interne Neigungsmesser erfasst den Drehwinkel bei jedem Passieren des Empfängers. 

• vertiSWEEP: Diese Methode erfordert lediglich eine Startposition und eine Wellendrehung, um eine Messung abzuschließen. Dadurch wird die vertikale Ausrichtung deutlich einfacher als bisher. Sie können Ihre Flanschkorrekturen in Echtzeit verfolgen und gleichzeitig live auf dem Bildschirm sehen, ob sich der Motor, den Sie verschieben, dadurch auch seitlich bewegt.

• Statischer Modus: Dieser Modus eignet sich perfekt für entkoppelte Wellen, nicht drehbare Wellen und vertikale Maschinen mit Fuß- oder Flanschmontage. Er verwendet Uhrpositionen, um einen Referenzpunkt festzulegen und gewährleistet so eine genaue Ausrichtung, wenn herkömmliche Methoden nicht effektiv sind.

Da Laserausrichtungssysteme ein breites Spektrum an Anlagen und Konfigurationen verarbeiten können, entfallen manuelle Umwege und die bei weniger vielseitigen Systemen üblichen Ungenauigkeiten werden reduziert. Techniker können daher in dynamischen Wartungsumgebungen schneller und sicherer arbeiten.

Dieser Vorteil wird noch wichtiger bei komplexen und zeitaufwändigen Ausrichtungsaufgaben, die präzise und zuverlässige Lösungen erfordern. Insbesondere in Situationen, in denen mehrere Ausrichtungen erforderlich sind, spart RotAlign Zeit und lässt sich problemlos an eine Vielzahl von Kupplungen anpassen.

Mehrfachkupplungen? Kein Problem. 

Das Ausrichten mehrerer Maschinen in einem Zug ist eine mühsame, aber manchmal notwendige Aufgabe bei der Maschinenwartung.

Traditionell erfordert dieser Prozess die Einzelausrichtung jeder Maschine, was oft wiederholte Anpassungen beim Wechsel von einer Kupplung zur nächsten erfordert. Der Schwierigkeitsgrad steigt mit der Anzahl der Maschinen, da sich selbst geringfügige Fehlausrichtungen auf den gesamten Zug auswirken können, was zu erheblichen Verzögerungen und der Notwendigkeit ständiger Nachprüfungen führt. Dieser Prozess kann sich leicht über mehrere Tage hinziehen, insbesondere wenn mehrere Kupplungen beteiligt sind.

RotAlign bietet mit seinen Multi-Coupling-Messfunktionen – einschließlich Live Move und Live Trend – eine praktische Lösung. Der Sensor erfasst gleichzeitig Versatz (parallel) und Abstand (winklig) auf beiden Achsen (vertikal und horizontal – X und Y). Während der Maschinenkorrektur kann das Werkzeug Anpassungen und deren Auswirkungen in vier Richtungen gleichzeitig verfolgen.

Bild: Live Move zeigt die vertikalen und horizontalen 3D-Anpassungen an, die erforderlich sind, um die Kopplungswerte so nahe wie möglich an Null zu bringen.

Was früher Tage dauerte, kann heute in einem Bruchteil der Zeit erledigt werden. Doch die Effizienz von RotAlign hört hier nicht auf.

Kardanwellenausrichtung, vereinfacht

Neben der Ausrichtung mehrerer Kupplungen optimiert RotAlign auch die Ausrichtung von Kardanwellen. Diese kommen häufig in Branchen wie der Stahl-, Zellstoff- und Papierindustrie, der Zementindustrie und dem Bergbau vor.

Traditionell erfordert das Ausrichten einer Kardanwelle oft den vollständigen Ausbau der Welle, was zu zusätzlichen Kosten und Risiken wie Kranmiete, Sicherheitsrisiken und möglichen Maschinenschäden führt.

RotAlign verändert diesen Ansatz, indem es Technikern ermöglicht, die Welle auszurichten, ohne sie trennen zu müssen. Mithilfe einer speziell entwickelten Halterung mit rotierendem Arm wird das Werkzeug in den Kardanmodus versetzt, wodurch eine präzise Ausrichtung aller Komponenten in ihrer Betriebsposition ermöglicht wird. Der am rotierenden Arm montierte Sensor bewegt sich entlang der Pfosten, um den Laserstrahl zu kreuzen, während sich die Wellen drehen. So werden die erforderlichen Messwerte an mehreren Positionen erfasst. Techniker können Winkelfehlstellungen anhand der angezeigten Korrekturwerte korrigieren. Je nach Anwendung kann die gesamte Ausrichtung in weniger als einer halben Stunde abgeschlossen werden.

Allerdings ist die Geschwindigkeit nicht der einzige zu berücksichtigende Faktor. Die Genauigkeit unter unterschiedlichen Bedingungen ist ebenso entscheidend und bringt ihre eigenen Herausforderungen mit sich.

Ausrichtungsgenauigkeit während des thermischen Wachstums

OEiner der am häufigsten übersehenen Faktoren bei der Maschinenausrichtung ist die Wärmeausdehnung. Dabei handelt es sich um die Ausdehnung oder Kontraktion von Maschinenkomponenten, wenn diese sich während des Betriebs erwärmen oder abkühlen. 

Ingenieure streben oft eine perfekte Ausrichtung an, wenn die Maschine kalt ist – auf ein Tausendstel Zoll genau. Doch sobald die Maschine Betriebstemperatur erreicht, ändert sich alles. Bauteile dehnen sich aus, geraten möglicherweise aus der Ausrichtung und verursachen eine Reihe von Problemen, von verstärkten Vibrationen bis hin zu vorzeitigem Lagerausfall.

Fortschrittliche Tools wie Wärmewachstumsrechner und Live-Trendüberwachung können Technikern dabei helfen, diese Probleme vorherzusehen und zu beheben, indem sie Echtzeit-Einblicke in das Verhalten von Maschinen beim Erreichen ihrer Betriebstemperatur bieten.

Wärmewachstumsrechner

Mit der RotAlign-Funktion können Techniker Materialtyp, Anfangs- und Endtemperatur sowie die Wellenhöhe eingeben. Der Rechner ermittelt dann die Ausdehnung der Maschine beim Aufheizen und gibt Hinweise zur Anpassung der Ausrichtung im kalten Zustand, um eine perfekte Ausrichtung bei Erreichen der vollen Betriebstemperatur zu gewährleisten.

Live-Trend-Funktion

Für einen noch präziseren Ansatz ermöglicht die Live-Trendüberwachung die Echtzeitverfolgung der Veränderungen der Maschinenausrichtung bei Erwärmung. Durch die Anbringung von Sensoren direkt am Maschinengehäuse können Techniker diese Veränderungen beobachten und aufzeichnen und so die tatsächliche Maschinenausrichtung im Betrieb nachvollziehen. Diese Methode eignet sich besonders für Maschinen mit chronischen Ausrichtungsproblemen, beispielsweise bei häufigen Lager- oder Kupplungsausfällen.

Darüber hinaus können diese Werkzeuge Zielwerte berücksichtigen – häufig von Herstellern vorgegeben, insbesondere bei Dampfturbinen –, die die erwartete Ausrichtungsverschiebung aufgrund der Wärmeausdehnung vorgeben. Ob Sie unter den Füßen oder an der Kupplung einstellen, diese erweiterten Funktionen bieten die nötige Präzision, um sicherzustellen, dass Ihre Maschine auch bei schwankenden Temperaturen mit maximaler Effizienz arbeitet. 

Um mehr über die Möglichkeiten von RotAlign zu erfahren, Klicken Sie hier, um zu lesen wie ein führender Hersteller industrieller Gasturbinen für den globalen Stromerzeugungsmarkt das Tool zur präzisen Messung der Wärmeausdehnung einer Einheit nutzte.

Die Zukunft steht vor der Tür

Seien wir ehrlich: Die Ausrichtung wird immer eine gewisse Komplexität mit sich bringen, insbesondere wenn sich Maschinen weiterentwickeln.

Mit Werkzeugen wie RotAlign an Ihrer Seite werden diese Herausforderungen deutlich einfacher. Seine fortschrittlichen Funktionen geben Technikern die Sicherheit, selbst schwierigste Aufgaben zu meistern und machen aus einst mühsamen Aufgaben ein Kinderspiel. Mit den richtigen Ausrichtungswerkzeugen lösen Sie nicht nur die Probleme von heute, sondern machen Ihre Maschinen fit für eine reibungslose, zuverlässige und langlebige Zukunft.

Klicken Sie hier, um weitere Informationen zum RotAlign zu erhalten

Autor Bio: David Metz ist Anwendungsingenieur und technischer Vertriebsmitarbeiter bei Prüftechnik, einem Geschäftsbereich von Fluke Reliability, der zur Fluke Corporation gehört. Zuvor war er als Maschinenschlosser/Maschinenbauer bei Exelon Energy tätig und verfügte über mehr als 30 Jahre technische und handwerkliche Erfahrung.