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Einsatz von Beschleunigungsumhüllungen für Rollenlagersysteme

Acceleration Enveloping ist eine hochentwickelte Signalverarbeitungstechnik, die Herstellern in der Prozessindustrie hilft, Lagerschäden frühzeitig zu erkennen und Maschinenstillstandszeiten auf ein Minimum zu reduzieren.

Chris Hansford, Managing Director bei Hansford Sensors, verrät alles.

Erfahrene Betreiber können oft sagen, ob eine Maschine nicht richtig funktioniert, auf der Basis, dass ich einfach nicht richtig klingen kann. Das gleiche Prinzip kann - mit moderner Elektronik - angewendet werden, um die genaue Ursache des Problems zu identifizieren.

Beschleunigung einhüllen

Empfindliche Beschleunigungsmesser können die Vibrationen von industriellen Geräten erkennen und analysieren und dabei Probleme wie Fehlausrichtung oder Lagereignis hervorheben. Die Technik, die als Schwingungsanalyse bekannt ist, hat sich im gesamten Industriebereich etabliert. Er kann in sehr frühen Stadien ein Lagerversagen identifizieren, wenn es beispielsweise einen mikroskopischen Defekt auf der Laufbahn gibt. Das Problem ist, dass das Identifizierungssignal gewöhnlich in allen anderen Geräuschen, die von der Maschine ausgehen, ertränkt wird.

Filtergerät

Es ist wichtig, diese Art von Defekten so früh wie möglich zu fangen, um sie bei ernsteren Problemen zu stoppen. Eine Möglichkeit, auf das Signal von Interesse zu achten und das "Lärm" herauszufiltern, ist die Verwendung einer Signalverarbeitungstechnik, die Beschleunigungsumhüllung genannt wird. Es funktioniert durch die fortschreitende Herausfilterung unerwünschter Teile des Schwingungsspektrums, bis das Signal eines Lagerfehlers deutlich zu sehen ist - Extrahieren von niedrigen, sich wiederholenden Vibrationen aus dem Rauschen um ihn herum.

Die ungefilterte Wellenform aus einem defekten Lager ist eine Mischung aus niedrigen und hohen Frequenzen, ohne offensichtliches Muster. Der erste Schritt besteht darin, einen Bandpassfilter anzuwenden, der nur die Frequenzen isoliert, in denen sich das interessierende Signal versteckt. Manche Erfahrungen sind nötig, um die High- und Tiefpass-Frequenzen zu wählen.

Die gefilterte Ausgabe identifiziert wiederholte Hochfrequenzsignale, obwohl mehr Schritte erforderlich sind, um die für den Lagerdefekt spezifische zu ermitteln. Zuerst wird die Wellenform gleichgerichtet - umgekehrt den negativen Teil auf positiv - und dies wird dann umhüllt (oder demoduliert), indem man eine Linie über die allgemeine Form des gleichgerichteten Signals verfolgt. Dieser "Umschlag" wird nun als echtes Schwingungssignal verwendet und hilft dabei, sich vom Lärm abzuheben.

Der Umschlag hilft, regelmäßig beabstandete Signale zu enthalten, wie zB einen einzigen Defekt auf einer Laufbahn. Andere Ursachen von Lärm, wie Welle reiben, sind zufällig - so wird nicht gleichmäßig beabstandeten Gipfeln produzieren.

Die Technik

Die Beschleunigungsumhüllung wird am häufigsten in Wälzlagersystemen eingesetzt, kann aber auch in Bereichen wie Elektromotoren und Getrieben eingesetzt werden. Es ist ein Schlüsselfaktor für den Erfolg von Condition-Based Maintenance (CBM) Programmen.

Während die Umhüllung am häufigsten mit Signalen im Beschleunigungsspektrum verwendet wird, kann es verwendet werden, um andere Messungen, wie einen Schockimpuls, zu verbessern.

Sobald das Signal gefiltert wurde, können die Informationen aus dem Beschleunigungsmesser mit einem Datensammler gesammelt werden, bereit für die Überprüfung und Interpretation durch einen Spezialisten - wer kann entscheiden, ob Wartungsarbeiten sofort erforderlich sind oder nicht als Teil der Routinepläne geplant werden können.

Während Beschleunigung Umhüllung scheint die endgültige Antwort auf die Erkennung Lagerausfall sein, kann es nicht universell auf jede Maschine angewendet werden. Die Technik erkennt Fehler mit wiederholten Metall-Metall-Wechselwirkungen. Alles, was dies maskiert, wie zB Dichtungen oder Dämpfer, kann eine Maschine außerhalb ihres Anwendungsbereichs setzen.

Beschleunigung Umhüllung in Aktion

Obwohl Verschleiß eher schrittweise als katastrophal ist, kann es dennoch zu teuren Reparaturen führen, die in Bezug auf Ausfallzeiten weit mehr kosten als nur die Kosten eines Ersatzlagers oder Getriebes. Regelmäßige Schwingungsüberwachung kann verhindern, dass diese Probleme auftreten.

Die Komplexität einiger Maschinen, die in der Fertigung verwendet werden, kann jedoch eine Herausforderung für die Schwingungsüberwachung darstellen. Zum Beispiel können Getriebe und Generatoren oft viele Wälzlager haben, während Getriebe eine Reihe von Stufen mit jeweils mehreren Gängen einbauen können. Diese Komponenten erzeugen einzigartige Vibrationssignaturen mit unterschiedlichen Amplituden und Frequenzen, die sich schwer voneinander zu isolieren und durch Lärm von umliegenden Systemen maskiert werden können.

Hier kann eine Technik wie Beschleunigungsumhüllung eine entscheidende Rolle spielen, so dass Vibrationsanalytiker und Wartungsingenieure Schwingungssignale trennen und die Signalveränderungen identifizieren können.

Um effektiv zu sein, erfordert die Beschleunigungsumhüllung die Verwendung von mehreren Beschleunigungssensoren, die an allen Schlüssel drehenden Teilen angebracht sind. Dazu gehören die Hauptlager, Planeten-, Zwischen- und Hochgeschwindigkeitsgetriebe, der Generator (Innen- und Außenbordlager) und idealerweise die Gondel-Traversen- und Axialbewegungen.

In jedem Fall gibt es mehrere kritische Faktoren, die berücksichtigt werden müssen. Insbesondere muss jeder Beschleunigungsmesser sicher auf einer sauberen und festen Unterlage montiert werden und so nah wie möglich am Bauteil überwacht werden. Es ist auch wichtig, Daten konsistent zu sammeln; Damit kann eine zeitliche Änderung der Betriebsbedingungen oder Trends so schnell wie möglich festgestellt werden. Die neuesten handgehaltenen Datenkollektoren verfügen über eine Software, die in der Lage ist, die Beschleunigungsumhüllung automatisch zu berechnen, oder Software kann für eine spätere Analyse an eine Fernüberwachungsstelle übertragen werden.

Beschleunigung umhüllende Erfolgsfaktoren

Hansford Sensor

Wenn eine Anwendung für die Umhüllung geeignet ist, werden mehrere Faktoren dazu beitragen, bessere Ergebnisse zu erzielen. Erstens sollten Beschleunigungssensoren zur Messung des Niedrigpegelsignals sorgfältig - im richtigen Frequenzbereich - an die Bedürfnisse der jeweiligen Maschine oder Anwendung angepasst werden.

Zweitens sollten dann Beschleunigungsmesser korrekt montiert werden - in der Nähe des zu überwachenden Bauteils auf einer ebenen, sauberen Oberfläche, um gleichbleibende Ergebnisse zu gewährleisten. Schlechte Montage kann die Zuverlässigkeit reduzieren und oft gesammelte Daten überflüssig machen.

Sobald die Beschleunigungsmesser installiert und kalibriert wurden, sollten die Datenwerte in regelmäßigen Abständen über einen gewissen Zeitraum durchgeführt werden, um genaue Trendanalysen zu erzeugen. Dies ermöglicht beispielsweise eine stetig verschlechternde Bedingung.

Es ist wichtig zu verstehen, dass die bereitgestellten Informationen keine einfache "Ja / Nein" -Antwort sind - und erfordert etwas Geschick und Erfahrung zu interpretieren: Die Amplitude einer Verschlechterung kann sich im Laufe der Zeit tatsächlich reduzieren, da die Unvollkommenheit etwas glatter wird .

Die potenziellen Vorteile der Beschleunigungsumhüllung sind klar, aber es wäre unklug, sich auf die Technik allein zu verlassen. Die Umsetzung als Teil eines breiteren Monitoring- und Analysenregimes kann weitaus effektiver sein und den Ingenieuren helfen, die Gesundheit, die Leistungsfähigkeit und die Produktivität aller Vermögenswerte zu sichern.

Prozessindustrie Informer

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