Eine der Technologien zur Verfolgung des Zustands von Geräten ist die Vibrationsüberwachung. Vibrationssensoren können verwendet werden, um Wartungsteams einen Einblick in die Bedingungen in wichtigen Anlagen zu geben, die zu Geräteausfällen führen können, sodass sie größere Reparaturen vermeiden können.
Was ist ein Vibrationssensor?
Ein Vibrationssensor ist ein Gerät, das die Menge und Frequenz von Vibrationen in einem bestimmten System, einer Maschine oder einem Gerät misst. Diese Messungen können verwendet werden, um Ungleichgewichte oder andere Probleme im Vermögenswert zu erkennen und zukünftige Ausfälle vorherzusagen.
Warum Sie Vibrationen überwachen müssen
Jedes Unternehmen, das im täglichen Betrieb schweres Gerät verwendet, kann von der Überwachung von Vibrationen profitieren. Zu den Vorteilen gehören:
Schadensursachen verstehen
Wenn ein Gerät Anzeichen von Verschleiß zeigt, kann die Vibrationsanalyse bei der Ursachenanalyse (RCA) helfen. Durch die Überwachung von Vibrationen innerhalb des Assets können Sie die Ursache der Vibrationen und nachfolgender Schäden aufspüren.
Reparaturbedarf überwachen
Vibrationsüberwachung kann bei RCA helfen, glänzt jedoch bei der vorausschauenden Wartung. Wenn Sie an ein KMG oder ein ähnliches System angeschlossen sind, können Sie Vibrationsdaten in Echtzeit verfolgen. Wenn sich gefährlich hohe Vibrationen in den Daten widerspiegeln, wissen Sie, dass Sie Reparaturarbeiten am verbundenen Asset durchführen müssen.
Führen Sie einen allgemeinen Gesundheitscheck für Geräte durch
Die Zustandsüberwachung hängt stark von Sensoren ab, einschließlich Vibrationssensoren. Durch die Überwachung von Vibrationsdaten von wichtigen Assets können Sie sehen, wie sie sich in bestimmten Zeiträumen verhalten.
Wenn Sie zum Beispiel gerade dabei sind, Ihr System an die Verarbeitung neuer Materialien anzupassen, können Sie mithilfe der Vibrationsüberwachung feststellen, ob bestimmte Geräte in der Lage sind, ohne übermäßigen Verschleiß damit umzugehen.
Wie funktionieren Vibrationssensoren?
Ein Vibrationssensor verbindet sich entweder direkt mit einem Asset oder überwacht es drahtlos. Einmal platziert, erkennt es Vibrationen des Assets auf verschiedene Weise, abhängig von der Art des Sensors (mehr dazu weiter unten). Im Laufe der Zeit erhalten Sie zwei Arten von Daten vom Gerät:
Frequenz
Die erste Art von Daten ist die Frequenz oder wie oft die Vibration auftritt. Indem Sie verfolgen, wann Vibrationsspitzen in einem bestimmten Asset auftreten, können Sie die Hauptursachen ermitteln.
Intensität
Der zweite Datenpunkt, den Sie erhalten, ist die Intensität der Vibration, wie sie auftritt. Je mehr Vibrationen Sie von einem Gerät haben, desto höher sind die Intensitätsmessungen.
Da diese beiden Arten von Daten gesammelt werden, protokolliert Ihr CMMS sie in der Historie des Assets, die dann als Vergleichspunkt verwendet werden kann. Wenn Fehlfunktionen auftreten, spiegeln sie sich in den Daten wider, und Ihr System kann zukünftige Ausfälle und Fehlfunktionen vorhersagen, indem es die aktuellen Daten mit früheren Trends vergleicht.
7 Arten von Vibrationssensoren
Vibrationssensoren gibt es in verschiedenen Formen. Jede der folgenden hat ihre eigenen Anwendungen in einem industriellen Umfeld.
Dehnungsmessstreifen
Eine Art von Vibrationssensor ist der Dehnungsmessstreifen, eine Folie, die direkt auf die Oberfläche der zu überwachenden Maschine aufgebracht wird. Die Folie enthält ein elektrisch leitfähiges Gitter. Wenn das Gitter gedehnt oder komprimiert wird — beispielsweise wenn dieses Gerät vibriert —, ändert sich der elektrische Widerstand des Gitters. Durch das Ablesen von Änderungen im Widerstand des Netzes benötigt ein elektrischer Strom, der durch das Netz fließt, mehr oder weniger Zeit, um durchzukommen.
Diese Messwerte können verwendet werden, um die Vibration eines Objekts basierend darauf zu messen, wie stark das Material „belastet“ wird.“ Um richtig zu funktionieren, müssen Dehnungsmessstreifen perfekt mit der Oberfläche verbunden sein, was bedeutet, dass die Installation etwas zeitaufwändig sein kann.
Beschleunigungsmesser
Bei weitem die häufigsten Arten von Vibrationssensoren, Beschleunigungsmesser messen die Änderungen der Geschwindigkeit einer bestimmten Komponente. Wenn Sie an einem Gerät angebracht sind, spiegelt jede Vibration eine Geschwindigkeitsänderung wider, wodurch der Beschleunigungsmesser ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses Signal wird dann interpretiert, um Vibrationsdaten zu erzeugen.
Der am häufigsten verwendete Beschleunigungsmesser ist ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser, der bei den meisten Frequenzen ein starkes, klares Signal erzeugt. Piezoresistive Beschleunigungsmesser werden jedoch immer beliebter, da sie bei hohen und niedrigen Frequenzen besser sind. Der Nachteil ist, dass sie bis zu fünfmal so viel kosten wie piezoelektrische Sensoren.
Wirbelströme
Ein Wirbelstromsensor ist ein berührungsloser Sensor, der Magnetfelder erzeugt, die zur Messung der Relativbewegung eines bestimmten Objekts verwendet werden. Wenn der Sensor fixiert ist und das Objekt vibriert, wird diese Bewegung im Magnetfeld registriert. Kapazitive Wegsensoren arbeiten ähnlich, jedoch mit starken elektrischen Feldern anstelle von Magnetfeldern.
Da Wirbelstromsensoren die Relativbewegung (d. h. Die Bewegung relativ zur Position des Sensors) messen, müssen sie fixiert werden. Die Tatsache, dass sie keinen Kontakt mit dem Asset herstellen müssen, macht sie ideal für empfindliche Assets oder Setups.
Laserverdrängung
Laserverdrängungssensoren sind wie Wirbelstromsensoren berührungslose Sensoren, außer dass sie anstelle von Magnetfeldern und elektrischen Strömen einen Laserstrahl mit Triangulation verwenden. Der Strahl wird auf das Objekt gerichtet und reflektiert durch eine Empfangslinse in ein Empfangselement zurück. Jede Änderung der Position des Objekts führt dazu, dass der Strahl auf einen anderen Teil des Empfangselements trifft.
Gyroskope
Ein Gyroskop ist ein Kontaktsensor, der die Winkelgeschwindigkeit misst, dh wie schnell sich etwas dreht oder dreht. Dazu verwenden sie die MEMS-Technologie (Microelectromechanical Systems), die genaue Messungen darüber liefert, um wie viel Grad sich ein Objekt pro Sekunde dreht.
In der Schwingungsüberwachung werden Gyroskope normalerweise nicht alleine verwendet. Stattdessen werden sie verwendet, um die Daten, die Sie von einem Beschleunigungsmesser erhalten, mit Orientierungsdaten zu ergänzen.
Mikrofonsensoren
Vibrationen erzeugen Schall, und dieser Schall liegt oft außerhalb des menschlichen Hörbereichs. Mikrofonsensoren – auch Schalldrucksensoren genannt – können einige grundlegende Informationen über Änderungen liefern, die bei hochfrequenten Vibrationen auftreten können, die Gerätebetreiber normalerweise nicht erkennen könnten.
Mikrofonsensoren haben den Vorteil, dass sie sehr kostengünstig sind, obwohl die Informationen, die sie liefern, ziemlich begrenzt sind.
Vibrationsmessgeräte
Ein Vibrationsmessgerät ist ein Handgerät, mit dem Vibrationsdaten analysiert und in ein lesbares Format gebracht werden. Sie enthalten häufig Beschleunigungsmesser, aber Modelle, die dies nicht tun, können an einen installierten Beschleunigungsmesser angeschlossen werden, um Ihnen einen schnellen Überblick über den aktuellen Zustand des Assets zu geben.
Maschinentypen, die Vibrationssensoren verwenden
Vibrationssensoren sind sehr effektiv bei der Überwachung des Zustands einer Vielzahl von Maschinen. Tatsächlich können 90 Prozent der Maschinen von einer Schwingungsüberwachung profitieren. Es folgen einige Beispiele.
Wasserpumpen
Wasserpumpen sind wichtige Ausrüstungsgegenstände in der Wasser- und Abwasserindustrie. Wenn Wasserpumpen und Kondensatoren nicht mehr funktionieren, können Tausende von Menschen keinen Zugang zu sauberem Wasser haben und die Umwelt stark schädigen.
Vibrationssensoren sorgen dafür, dass die Lager, Motoren und Lüfter in Wasserpumpen und Kondensatoren reibungslos funktionieren, und warnen vor möglichen Problemen, wenn die Messwerte etwas rau werden.
Motoren, Getriebe und Riemen
Jede Anlage mit einem Motor-, Getriebe- oder Riemensystem ist auf rotierende Komponenten angewiesen.
Die Überwachung von Schwingungen in solchen Anlagen kann verhindern, dass sich kleinere Unwuchten in einzelnen Maschinen zu größeren Störungen im Gesamtsystem entwickeln. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden beispielsweise Kältemaschinen mit Motoren eingesetzt. Wenn der Motor ausfällt, kann der Kühler seine Arbeit nicht erledigen, und Lebensmittel im Wert von Tausenden von Dollar gehen verloren.
Ventilatoren und Kompressoren
Ventilatoren und Kompressoren — wie sie in den meisten Industriemaschinen und Lüftungsanlagen zum Einsatz kommen — verwenden rotierende Geräte, die reibungslos laufen müssen. Wenn ein Lüfter- oder Kompressorsystem Anzeichen von Unwucht oder Verschleiß aufweist, spiegelt sich dies in den gesammelten Vibrationsdaten wider, sodass Wartungsteams Probleme im System frühzeitig genug erkennen können, um die Reparaturkosten zu minimieren.
Windkraftanlagen
Die vielleicht größten rotierenden Geräte sind Windkraftanlagen, die sich zwischen 5 U / min und 30 U / min drehen. Routinekontrollen an Windkraftanlagen können angesichts der Höhen von mehr als 300 Fuß und der damit verbundenen Rotorbewegungen zeitaufwändig und gefährlich sein.
Um die Kosten für die Überwachung von Windkraftanlagen zu senken und die Sicherheit der Techniker zu gewährleisten, kann die Schwingungsüberwachung konsistente, genaue Daten über den aktuellen Zustand jeder Turbine in einem Windpark liefern. Wenn ein Ungleichgewicht auftaucht, ist das ein Signal, einen Techniker zu schicken, um es zu beheben.
Wälzlager
Die meisten rotierenden Geräte verwenden Wälzlager, um Teile in Bewegung zu halten. Mischer, Turbinen, Motoren und Radachsen verwenden Lager, damit sich alles reibungslos dreht.
Wälzlager müssen geschmiert werden, damit sie ihre Arbeit fortsetzen können. Wenn sie zu lange ohne sie gehen, schleifen und verschleißen sie und verursachen zusätzliche Vibrationen im Asset. Wenn das Schleifen für das menschliche Ohr hörbar wird, ist es oft zu spät — das Lagersystem muss wahrscheinlich ausgetauscht werden.
Durch die Verfolgung der durch Lagersysteme verursachten Vibrationen können Wartungsteams auf die Notwendigkeit des Ölens einer Maschine aufmerksam gemacht werden, wodurch die Kosten für teurere Reparaturen später vermieden werden.
Vibrationssensoren mit Wartungsmessgeräten kombinieren
Um das Beste aus Vibrationssensoren herauszuholen, benötigen Sie ein System, das die Ergebnisse sammeln und analysieren kann. Andernfalls wird Ihnen all diese Instrumentierung nicht viel nützen.
Ein KMG kann Vibrationsdaten, die Sie von Ihren Sensoren erfassen, protokollieren und verwalten, sodass Sie intelligente Wartungsentscheidungen treffen und sogar automatisch Arbeitsaufträge erstellen können, wenn die Dinge aus dem Gleichgewicht geraten.
Echtzeitwarnungen
Während Ihre Sensoren Daten erfassen, protokolliert Ihr KMG diese Informationen und verwendet sie, um zu antizipieren, wann zukünftige Probleme auftreten können. Wenn Vibrationsdaten bestimmte Grenzen überschreiten, erhalten Sie eine Benachrichtigung, sobald dies geschieht.
Fehlerberichte
Anhand der aus den Daten generierten Berichte können Sie sehen, wie es Ihren Geräten geht, nachverfolgen, wann Fehler auftreten, und fundierte Entscheidungen über zukünftige Wartungsverfahren treffen. Sie können die Wartung genau dann planen, wenn sie benötigt wird, anstatt sie zu früh oder zu spät durchzuführen.
Einfache Überwachung
Die Verwendung eines KMGS zusammen mit der Vibrationsüberwachung ermöglicht es Ihnen, Ihre Maschinen genau im Auge zu behalten, mögliche Probleme zu erkennen und erforderliche Wartungsaufgaben zu planen.
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Wichtige Erkenntnisse
Vibrationssensoren sind eine hervorragende Möglichkeit, den Zustand wichtiger Assets zu überwachen. Sie liefern präzise Informationen darüber, wie es einzelnen Geräten geht, und die von ihnen bereitgestellten Daten können Ihnen helfen, vorauszusehen, wann zukünftige Wartungsbedürfnisse auftreten können. Das Endergebnis ist ein optimierter Wartungsprozess und ein verbesserter Maschinenzustand.