Schwingungsanalyse

Bei der Schwingungsanalyse werden beispielsweise Schwingungen von drehenden Teilen, wie etwa sämtliche Walzen in der Papiermaschine, aufgezeichnet und analysiert. Anhand der Signalcharakteristik von Schwingungen sowie deren Schwingungsamplituden lassen sich Rückschlüsse auf den Zustand der drehenden Teile sowie der Lager ziehen.

Hierdurch lassen sich notwendige Reparaturen (Lagerwechsel, Walzenwechsel, Getriebe, Motoren etc.) im Vorfeld erkennen und vor Ausfall der Maschine durchführen. Dadurch können ungeplante Stillstandszeiten reduziert bzw. in geplante Stillstandszeiten verlagert werden.

Die Schwingungsanalyse ist somit auch ein notwendiges Element der vorausschauenden Instandhaltung, deren weitere Ziele nachstehend genannt sind.

  • Nutzungserhöhung der Lebensdauer von Anlagen und Maschinen
  • Optimierung der Betriebssicherheit und des Betriebsablaufs
  • Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit
  • Reduzierung von Störungen

Nicht nur für die vorausschauende Instandhaltung zeigt sich die Schwingungsanalyse als geeignetes Tool. Bei Auftreten von unerwünschten Schwingungen, welche zu Störungen im Produktionsablauf führen, wird die Schwingungsanalyse zuverlässig zur Auffindung des Erregers eingesetzt. Hier kommt auch die nach dem Verursacherprinzip durchzuführende Messmethode zum Einsatz.

Durch unsere mehr als 20-jährige Erfahrung in der Durchführung von Problemlösungen innerhalb der Papierindustrie, aber auch in anderen Industriezweigen, können entsprechende Zuordnungen der Ergebnisse auf Maschinenbauteile vorgenommen und bewertet werden.

Die Schwingungsanalyse, als Mittel zur Problemlösung, dient somit

  • der Auffindung und Analyse der Erregerfrequenzen, die zu unerwünschten Vibrationen führen
  • der Zuordnung der ermittelten Erregerfrequenzen auf entsprechende Bauteile bzw. Baugruppen, innerhalb der Anlage
  • der Bewertung von Frequenzen und deren Amplituden nach DIN ISO 10816-3; Gruppe 1; starr

 

Angewandte Verfahren in der Schwingungsanalyse

  • Schwingungsmessung mit Frequenzanalyse bei konstanter Drehzahl. Die Frequenz-analyse von Schwingungssignalen ist ein geeignetes Verfahren zur frühzeitigen Erkennung von Unregelmäßigkeiten an komplexen Maschinen. Diese frequenzselektive Schwingungsdiagnose zur zustandsorientierten Instandhaltung von Maschinenanlagen hat sich in der Praxis bewährt. Zur Anwendung kommt hier auch die Schwingungsanalyse nach dem Verursacherprinzip.
  • Hüllkurvenanalyse zur Auffindung von z. B. Lager- und Getriebeschwingungen, bzw. die Auffindung evtl. vorliegender erhöhter Lager-Defektfrequenzen. Hierzu gehören die Wälzkörperrotationsfrequenzen, Außenring- und Innenringfrequenzen, sowie die Käfigrotationsfrequenzen.
  • Ordnungsanalysen, die bei drehzahlvariablen Antrieben oft nur die einzige Möglichkeit zur Untersuchung und exakter Identifikation von Schwingungen bietet. Die Wasserfalldarstellung der Ordnungsanalyse bietet darüber hinaus eine einfache Möglichkeit festzustellen, ob ein Spektralanteil drehzahlabhängig oder drehzahlunabhängig ist.
  • Die Wasserfalldarstellung von Hochlauf- oder Auslaufvorgängen liefert zuverlässige Informationen zu Eigenschwingungen und Resonanzzuständen.
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Abb.1 Schwingungsspektrum mit deutlich überhöhter Schwinggeschwindigkeitsamplitude in der Drehfrequenz, was auf eine starke Unwucht zurückzuführen ist.
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Abb.2 Hüllkurvenanalyse mit deutlich erhöhter Außenringfrequenz fA, als Folge eines Außenringschadens. Die Käfigrotationsfrequenz fKÄ liegt ebenfalls vor. Ein Lagerwechsel ist dringend erforderlich.
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Abb.3 Wasserfalldiagramm eines Maschinen-Hochlaufes, mit erkennbarer Resonanzfrequenz zwischen 60 und 65Hz.
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