Ihr Leitfaden zu Beschleunigungs- und Vibrationssensoren
Was ist ein Beschleunigungsmesser?
Beschleunigungsmesser sind Wandler – Geräte, die Energie von einer Form in eine andere umwandeln. Bei dynamischen Kräften wandeln sie diese mechanische Energie in elektrische Energie um. Die resultierenden elektrischen Signale sind direkt proportional zu den gemessenen Kräften. Beschleunigungsmesser können zur Messung verschiedener Kräfte eingesetzt werden, wie z. B. Vibrationen, Stöße oder Bewegungsbeschleunigungen. Immer mehr Wartungsteams nutzen heute Beschleunigungs- und Vibrationssensoren zur Zustandsüberwachung ihrer Anlagen.
Funktionsweise von Beschleunigungs- und Vibrationssensoren
Alle Maschinen vibrieren, doch Schwingungsveränderungen können ein Frühindikator für potenzielle Probleme sein. Übermäßige Vibrationen können zu vorzeitigem Verschleiß der Komponenten führen und die Lebensdauer der Anlage verkürzen. Die Schwingungsüberwachung ermöglicht die Erkennung und Diagnose von Problemen, bevor sie schwerwiegend werden.
Rotierende Maschinen, darunter Lüfter, Motoren und Pumpen, sind anfällig für vier häufige Arten mechanischer Fehler: Unwucht, Lockerheit, Fehlausrichtung und Lagerverschleiß. Schwingungsüberwachung kann Anomalien im Zusammenhang mit jedem dieser Fehlertypen erkennen.
Beschleunigungsmesser werden direkt in oder auf vibrierenden Geräten angebracht. (Für manche Anwendungen empfiehlt sich ein berührungsloses Gerät wie ein Wirbelstromsensor, der keinen direkten Kontakt mit der Vibrationsquelle benötigt.) Die Daten eines Beschleunigungsmessers können verwendet werden für Schwingungsanalyse um Änderungen im Schwingungsmuster der Ausrüstung zu erkennen, auf der es montiert ist.
Die Befestigungstechnik zur Befestigung eines Beschleunigungsmessers an einer Oberfläche kann sich auf die messbare Frequenz des Beschleunigungsmessers auswirken. Mögliche Befestigungstechniken sind Magnete, Klebstoffe und Bolzen.
Verschiedene Arten von Beschleunigungs- und Vibrationssensoren
Es stehen zahlreiche Arten von Beschleunigungs- und Vibrationssensoren zur Verfügung, jeder mit unterschiedlichen Funktionen, Stärken und Anwendungen.
Piezoelektrische Sensoren
Wenn bestimmte Quarz- oder Kristallarten komprimiert werden, entsteht eine elektrische Ladung. Dies wird als piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Piezoelektrische Beschleunigungsmesser (oft abgekürzt als „Piezo“ oder Piezo-Vibrationssensoren) nutzen dieses Phänomen, um Änderungen physikalischer Parameter wie Temperatur oder Vibration zu erfassen. Die erfassten Veränderungen werden in messbare elektrische Signale umgewandelt, die proportional zur mechanischen Belastung des Quarzes oder Kristalls sind. Piezoelektrische Beschleunigungsmesser verfügen über einen breiten Frequenzbereich und halten rauen Umgebungen, einschließlich hohen Temperaturen, stand.
MEMS-Beschleunigungsmesser
MEMS steht für mikroelektromechanische Systeme. MEMS-Beschleunigungssensoren sind klein, kostengünstig und verbrauchen wenig Strom, was sie enorm beliebt gemacht hat. Sie finden MEMS-Beschleunigungssensoren in einer Vielzahl moderner Elektronik- und Industrieanwendungen. Der Nachteil ist jedoch, dass ihre Datenqualität im Vergleich zu anderen verfügbaren Beschleunigungssensoren, wie beispielsweise Piezosensoren, geringer ist. In der Instandhaltung sind MEMS jedoch Vibrationssensoren kann in großem Maßstab eingesetzt werden für Zustandsüberwachung, sodass Teams zu einem viel günstigeren Preis Hunderte von Assets gleichzeitig im Auge behalten können.
Einachsige Beschleunigungsmesser vs. dreiachsige Beschleunigungsmesser
Einachsige Beschleunigungsmesser sind der gebräuchlichste Typ. Sie messen Vibrationen entlang einer Achse und ermitteln gleichzeitig den Grad der mechanischen Vibration.
Dreiachsige Beschleunigungssensoren können Schwingungen entlang dreier senkrecht zueinander stehender Achsen gleichzeitig messen und alle Schwingungskomponenten eines Objekts erfassen. Im Gegensatz zu einachsigen Beschleunigungssensoren können dreiachsige Beschleunigungssensoren nicht nur den Pegel, sondern auch die Art der vorhandenen Schwingung bestimmen.
Wie Beschleunigungs-Vibrationssensoren verwendet werden
Es gibt viel zu viele Anwendungen für Beschleunigungs- und Vibrationssensoren, um sie alle in einem Artikel aufzulisten. Beschleunigungssensoren können in allen Branchen eingesetzt werden, die rotierende Geräte warten und diagnostizieren oder die Stabilität von Strukturen gewährleisten müssen. Beschleunigungssensoren können auch zur Überwachung der Belastung empfindlicher oder spezieller Geräte wie Elektronenmikroskope während des Transports eingesetzt werden.
Beim Einsatz zur Zustandsüberwachung in industriellen Anwendungen, wie etwa den Vibrationssensoren von Fluke Reliability, werden Beschleunigungsmesser typischerweise an Geräten wie Lüftern, Kompressoren, Pumpen, Walzen, Turbinen usw. installiert.
Die Vorteile der Schwingungsüberwachung
Die Schwingungsüberwachung hilft Wartungs- und Zuverlässigkeitsteams, potenzielle Maschinenfehler zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu planen. Zu frühe oder zu späte Reparaturen können kostspielig sein – in Bezug auf Zeit, Geld und Ersatzteile. Aber zustandsorientierte Instandhaltung verwendet den Maschinenzustand statt eines Kalenders, um zu bestimmen, was wann Aufmerksamkeit erfordert.
Zustandsorientierte Instandhaltung eliminiert unnötige Wartungsmaßnahmen und reduziert ungeplante Ausfallzeiten. Gleichzeitig verbessert sie die Anlagenverfügbarkeit und verlängert deren Lebensdauer. Die Schwingungsüberwachung, die Störungen 12 bis 18 Monate vor einem Anlagenausfall erkennt, kann ein integraler Bestandteil eines erfolgreichen zustandsorientierten Instandhaltungsprogramms sein.
