Schärferes Condition Monitoring durch unscharfe Verfahren€¦ · Schärferes Condition Monitoring durch unscharfe Verfahren GfM Gesellschaft für Maschinendiagnose mbH Köpenicker

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Schärferes Condition Monitoring

durch unscharfe Verfahren

GfM Gesellschaft für Maschinendiagnose mbH

Köpenicker Straße 325, Haus 40

12555 Berlin

Tel 030 / 65 76 25 65

Fax 030 / 65 76 25 64

Vertriebsbüro Dortmund

Am Kämpen 22

44227 Dortmund

Tel 0231 / 77 64 723

Fax 0231 / 77 64 724

Vortrag im Rahmen der 3. Offshoretage

am 17. und 18. März 2016 in Berlin

Dipl.-Ing. Axel Haubold, Dr.-Ing. Rainer Wirth


Gliederung

1 Wer ist die GfM

2 Warum Schwingungen

3 Kennwertüberwachung

4 Frequenzselektive Überwachung

5 Ordnungsanalyse

6 DVS

7 Beispiel

8 Unscharfe Analyse

9 Resümee


Wer ist die GfM?

Leistungen

• Online-CMS „Peakanalyzer“

• Überwachungsservice für Online-CMS

• Offline-Schwingungsdiagnose als Komplettdienstleistung

• Auswerteservice für Offline-Schwingungsmessungen von Dritten

• Rotorblattlagerdiagnose

• Drehmomentanalysen

• Videoendoskopie

• Seminare

ergänzend

• 17 Mitarbeiter

• Sitz der Firma in Berlin

• Standorte in Dortmund, Lenzburg (CH)

• Einsatzorte weltweit

• ca. 1.000 Offline-Messungen pro Jahr

• ca. 400 Online-CMS, davon ca. 350 in der Überwachung

• ca. 50 Teilnehmer bei GfM-Seminaren pro Jahr


Warum überwacht man ausgerechnet Schwingungen?

Schwingungen

• enthalten viele Informationen

• breiten sich gut aus

• sind leicht zu messen

• sind gut zu interpretieren

Piezoelektrische Beschleunigungssensoren

• sind hinreichend genau

• decken einen großen Messbereich ab

• sind leicht zu installieren

• sind robust

• sind preiswert

• Kabellängen sind unproblematisch


Kennwertüberwachung

Werkzeuge

• Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit

• Effektivwert der Schwingbeschleunigung

• Spitzenwert der Schwingbeschleunigung

• spezielle Kennwerte

Crestfaktor, K(t), Kurtosis

SPM, Spike Energy, BCU

SEE

Vorteil

• schnell

• keine Kinematik erforderlich

Nachteil

• unscharf

• Schadensart und -ort sind nicht zuverlässig bestimmbar


Frequenzselektive Überwachung

Werkzeuge

• Spektrum

• Hüllkurvenspektrum

• Ordnungsspektrum

• Hüllkurvenordnungsspektrum

Vorteil

• sehr zuverlässig

• Schadensart und -ort sind exakt bestimmbar

Nachteil

• zeitverzögert

• Kinematik erforderlich

• ein gewisses Maß an Diagnosewissen ist erforderlich

Ordnungsanalyse

• parallele Drehzahlmessung

• Resampling


VDI3832 – Körperschallmessungen zur Zustandsbeurteilung von Wälzlagern in

Maschinen und Anlagen

• Richtlinie aus dem Jahr 2007

• nennt Kennwerte und Kennfunktionen zur Beurteilung des Wälzlagerzustands

und beschreibt deren Verwendung

• beschreibt Bewertungsstufen des Schadensausmaßes

Frequenzselektive Überwachung


Ordnungsanalyse

• ist ein Werkzeug zur Diagnose an drehzahlvariablen Antrieben

• ist schon bei geringer Drehzahlwelligkeit unbedingt anzuwenden

• Frequenzanalyse ist nur für die Analyse zeitbasierter Ereignisse sinnvoll

• Ordnungsanalyse dagegen analysiert Ereignisse drehwinkelbasiert

• Bezug erfolgt in der Regel auf die Drehzahl einer Referenzwelle

meist schnelle Welle


Beispiel drehzahlvariable Windenergieanlage, Schaden am Rotorlager

Frequenzspektrum

Ordnungsspektrum

Ordnungsanalyse


reine Amplitudenüberwachung ist schwierig

Automatisierung

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Ordnung

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Sch

win

gb

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² D17050O1 / ZwWG

0,3

15

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45

2

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3

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56

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Fotos: Stöckl, M.: Verzahnungs- und Lagerschäden an Industriegetrieben. Vortrag in Berlin, 8. November 2005


reine Amplitudenüberwachung ist schwierig

• Das Diagnosegerät erfasst nur ein Abbild der erzeugten Schwingungen.

• Einflüsse auf den Schalltransport werden nicht beachtet.

- Schwingfreudigkeit der Gehäusestruktur, Dämpfung

- Einfluss der Fundamentierung

- Resonanzen

- Grenzübergänge

Zusätzlich bei Wälzlagern:

• Die Amplitude des originalen Stoßimpulses ist abhängig vom Ort der

Schädigung, also von

- der Lage zum Lastzonenmaximum und

- der Relativbewegung zur Lastzone.

• Stoßimpulse werden durch Faltung übertragen. Die Qualität der angeregten

Eigenfrequenzen hat Einfluss auf die Amplituden im Hüllkurvenspektrum.

Automatisierung


DVS-Analyse

0 50 100 150 200Frequenz in Hz

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

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0.1

Sch

win

gb

esch

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32

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0 50 100 150 200Frequenz in Hz

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33

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2,0

14

Hz K

äfig

SK

F 2

32

84

CA

Automatisierung


unscharfe Analyse

• Diagnose an Rotorlagern und langsam drehenden

Lagern gilt als schwierig


Beispiel: Hauptlager an einer 600 kW Anlage

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20Zeit in s

-1

-0.5

0

0.5

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/s² EXAMPLE /Zeitsignal Hauptlager

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5Ordnung

0

0.005

0.01

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ingbeschle

unig

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/s² EXAMPLE / Hauptlager

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Lager 240/6

30 0,1

64

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92

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ager 240/6

30 0,6

57

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ager 240/6

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ager 240/6

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30 1,9

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ager 240/6

30 2,1

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ager 240/6

30 2,2

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30 2,4

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ager 240/6

30 2,6

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H. A

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ager 240/6

30 2,7

91

unscharfe Analyse


Beispiel:

Bildquelle: Sachverständigenbüro Veltrup, Dipl. Ing. Martin Veltrup, Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger der

IHK Oldenburg für Windenergieanlagen

unscharfe Analyse


komplexe Überwachung vieler Spektralanteile

unscharfe Analyse

• kinematische Frequenzen, Harmonische und Seitenbänder

• Toleranzen

• Ausschlussverfahren

• k aus n


Resümee

Leistungsfähige Hardware ermöglicht heute die Implementierung umfangreicher

Algorithmen zur komplexen Bewertung vieler Spektralanteile.

Mit der Ordnungsanalyse, der DVS-Analyse und nun auch der unscharfen Analyse

wird die automatische Arbeitsweise des Peakanalyzers weiter verbessert und damit

der Personalaufwand weiter verringert.


Peakanalyzer Schlüsselmerkmale

• keine Lernphase

• vollautomatische Arbeitsweise

• leistungsstarke Ordnungsanalyse

• DVS-Analyse

• unscharfe Analyse

• Konfigurations- und Analysesoftware im Lieferumfang

Hardware

• modularer Aufbau, verteilte Datenerfassung

• Partikelzähleranschluss

• Fundamentüberwachung

• Anschluss weiterer Signale

(DMS, 0 … 20 mA, +/- 10 V, PT100)


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

GfM Gesellschaft für Maschinendiagnose mbH

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