Der richtige Einsatz
Wichtige Faktoren für die erfolgreiche Schwingungsüberwachung
Die Schwingungsüberwachung ist eines der wichtigsten Messverfahren in der Fertigungsindustrie und gleichzeitig auch eines der relevanten Elemente in einem Zustandsüberwachungssystem. Der Einsatz von Schwingungs- bzw. Beschleunigungssensoren bei der Überwachung von Pumpen, Motoren und Lüftern ermöglicht es, frühzeitig schwerwiegende Probleme bezüglich des aktuellen Betriebszustandes aufzuzeigen.
Die Analyse der aufgezeichneten Messdaten offenbart die zugrunde liegenden Probleme, wie z.B. eine Achsfehlstellung oder einen mittelbar bevorstehenden Lagerbruch. Solch ein Frühwarnsystem macht es möglich, Probleme zu beheben bevor sie gravierend werden und sich auf die Produktion auswirken. Die Vorteile der Schwingungsüberwachung sind offenkundig: sie eliminiert unnötige, terminierte Instandhaltungseinsätze, verkürzt durch Anlagenausfälle verursachte Stillstandszeiten und optimiert den Einsatz von technischem Fachpersonal. Dennoch, keine Technologie ist perfekt. So verhält es sich auch mit der Schwingungsüberwachung. Verschiedene Faktoren können zu fehlerhaften Messergebnissen führen, welche die Auswertbarkeit und den Wert der Daten für das Condition Monitoring herabsetzen.
Messfehler
Ein potenzieller Störfaktor ist die Ungenauigkeit. Sensoren sind nicht unfehlbar und können falsche Ergebnisse generieren. Ein Sensordrift kann falsche Daten erzeugen, was aber durch ein genaues Kalibrieren berichtigt werden kann. Eine Möglichkeit, die Funktionsfähigkeit eines Sensors zu überprüfen, ist die Messung der Biasspannung. Diese kann nicht angepasst werden und wird vom Aufbau des Verstärkers bestimmt. Sie ist konstant, so lange die Eingangsspannung im spezifizierten Rahmen bleibt. Eine regelmäßige Messung der Biasspannung ist ein effektives Verfahren, um die Funktionstüchtigkeit des Sensors auch im Betrieb zu überwachen. Ein Biasspannungswert von 0V kann auf ein unzureichend angeschlossenes Kabel oder auf eine nicht vorhandene Spannungsversorgung hindeuten. Andere Werte, welche nach oben oder unten von der Norm abweichen, können einen beschädigten Verstärker, eine mangelhafte Abschirmung oder eine unterbrochene Verbindung indizieren. Eine andere Problematik, die durch die Messung der Biasspannung aufgedeckt werden kann, ist die Sensorübersteuerung; ein weit verbreitetes Problem in der Schwingungsüberwachung. Bei vorgegebener Sensitivität kann jeder Sensor nur einen gewisses Level an Vibration messen. Bei Überschreiten des Messbereichs, beginnen Messfehler die Messung zu beeinflussen, was zu falschen Zustandsbeurteilungen führt. Durch den Einsatz von Sensoren mit niedriger Sensitivität können Überladungen verhindert werden. Dies macht es möglich, auch bei stark schwingenden Maschinen zu messen. Der Nachteil ist, dass bei einer niedrigeren Sensitivität weniger Messdaten für einen bestimmten Schwingungsbereich erzeugt werden. Die Auswahl des richtigen Sensors ist hier essenziell für ein gutes Messergebnis. Der Sensorübersteuerung kann auch durch die Verwendung von Filterelementen entgegengewirkt werden. Mechanische Filter lassen sich nachträglich zwischen Sensor und Anlagenoberfläche befestigen. Diese Ankopplung reduziert große Anteile der hochfrequenten Schwingungen, welche den Sensor überlasten. Im seltensten Fall versagen die Sensoren technisch. Typische Gründe dafür sind hohe Temperatur, elektrostatische Entladung oder starke Erschütterungen. Der Ausfall eines Sensors kann durch Messung der Biasspannung festgestellt werden. Wenn diese bei einem Wert außerhalb des spezifizierten Spannungsbereichs liegt, liegt eine Funktionsuntüchtigkeit vor. Ein Sensor, der einer extrem hohen Temperatur ausgesetzt worden ist, weist eine Biasspannung auf, die langsam ansteigt oder fällt.
Fehlerhafte Installation
Der Hauptgrund für falsche Messergebnisse sind fehlerhafte Installationen. Um die richtigen Messwerte aufzeichnen zu können, müssen Sensoren auf eine bestimmte Art und Weise auf die Anlage installiert werden und zwar in der am besten dafür geeigneten Position. Alan Friedman, ein US-amerikanischer Berater, der auf die Überprüfung von Schwingungsanalysen spezialisiert ist, erläutert den Sachverhalt, indem er eine medizinische Analogie gebraucht: „Das Ablesen der Werte eines falsch positionierten Sensors ist vergleichbar mit dem Abhören des Herzens mittels eines Stethoskops, welches am Kopf des Patienten angesetzt wird.“ Ein fehlerhaft installierter oder nicht richtig instand gehaltener Sensor wird nicht die erforderliche Präzision bzw. Langlebigkeit haben. Die Zustandsüberwachung lebt von der Stabilität und der Vergleichbarkeit der gewonnenen Daten. Werte, die von einem falsch installierten Beschleunigungssensor stammen, können nicht nur durch eine Zustandsveränderung bedingt sein, sondern auch durch die fehlende Stabilität des Sensors selbst. Der Sensor muss direkt an der Maschine, auf eine flache, glatte und nicht lackierte Oberfläche installiert werden, die breiter ist als die Sensorbasis selbst. Die Oberfläche sollte fett- und ölfrei sein, sich so nah wie möglich an der Schwingungsquelle befinden und einen 90°-Winkel zu der Rotationsachse aufweisen. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, werden mögliche Fehlfunktionen der Sensoren minimiert. Dort, wo es möglich ist den Sensor mittels einer direkten Verschraubung am Maschinengehäuse zu montieren, werden die besten Messergebnisse erzielt. Sollte das Gehäuse nicht flach sein, kann mithilfe eines Installationskits eine geeignete Oberfläche geschaffen werden. Die weitere Ankopplung kann dann mit verschiedenen Montagemöglichkeiten erfolgen. Diese reichen von Klebeadaptern über Gewindestifte bis hin zu Magnetadaptern. Viele Hersteller haben diesbezüglich ein breites Programm und bieten Hilfestellung bei der Auswahl geeigneter Systeme.
