Zustandsüberwachung funktioniert, weil die meisten Maschinen nicht ohne Vorwarnung ausfallen. Sie verändern sich zuerst: Sie schwingen anders, laufen etwas heißer, ziehen für dieselbe Arbeit mehr Strom. Die Kunst ist zu wissen, welches Signal welches Problem zeigt und wie früh.
Schwingung
Schwingung wird mit Beschleunigungs- oder Schnellesensoren gemessen, meist an den Lagergehäusen.
Was sie erkennt
- Unwucht: eine starke Komponente bei der Drehfrequenz (1×).
- Fluchtungsfehler: Komponenten bei 1× und 2× der Drehfrequenz, oft auch in axialer Richtung.
- Lockerheit: viele Oberschwingungen der Drehfrequenz.
- Lagerschäden: Energie bei höheren Frequenzen, sichtbar in spezialisierten Analysen wie dem Hüllkurvenspektrum, oft bevor die Maschine anders klingt oder sich anders anfühlt.
- Getriebeprobleme: Komponenten bei Zahneingriffsfrequenzen und ihren Seitenbändern.
Wie früh: unter den frühesten Warnungen bei rotierenden Maschinen, oft Wochen bevor ein Lager ausfällt, aber nicht immer.
Einschränkungen
- Der Trend zählt mehr als ein einzelner Messwert. Vergleichen Sie die Maschine mit ihrem eigenen Normalzustand.
- Für die Gesamtschwingung gibt es Normen: ISO 20816 definiert Zonen nach Maschinenklasse und Größe. Nutzen Sie sie als Bezug, nicht als einzige Regel.
- Sensorposition und Montage verändern den Messwert. Ein versetzter Sensor verschiebt die Referenz.
Temperatur
Was sie erkennt: Überlast, mangelhafte Schmierung, blockierte Kühlung, ausfallende Lager und bei Motoren heiße Wicklungen. Thermische Anlagen zeigen ihren Zustand in der Temperaturspreizung und darin, wie viel Leistung sie brauchen, um einen Sollwert zu halten.
Wie früh: später als Schwingung. Die Temperatur reagiert auf Reibung erst, wenn der Schaden schon erheblich ist, und die thermische Masse verlangsamt die Reaktion.
Einschränkungen
- Vergleichen Sie bei gleicher Last und Umgebungstemperatur. Ein heißer Tag ist kein Fehler.
- Die Anstiegsgeschwindigkeit sagt oft mehr als der Wert.
- Die Wicklungstemperatur schützt den Motor, aber wenn der Schutz auslöst, steht die Linie bereits.
Motorstrom
Was er erkennt: Die elektrische Last des Motors zeigt die mechanische Last der Maschine.
- Steigt der Strom bei gleicher Leistung, deutet das auf Reibung, einen blockierten Durchfluss oder ein verschlissenes Bauteil hin.
- Ungleiche Ströme zwischen den Phasen deuten auf Probleme in der Versorgung oder in der Wicklung hin.
- Eine detaillierte Stromsignaturanalyse kann Rotorprobleme und einige mechanische Fehler aufdecken, erfordert aber speziellere Arbeit.
Wie früh: mäßig früh bei schleichender mechanischer Verschlechterung und sofort bei elektrischen Problemen.
Einschränkungen: Der Strom hängt von der Prozesslast ab, deuten Sie ihn daher im Verhältnis zu Leistung, Drehzahl und Drehmoment.
Prozesssignale: Druck, Durchfluss, Zyklen
- Pumpen: Eine Pumpe, die bei gleicher Drehzahl weniger Durchfluss oder Druck liefert als früher, verschleißt oder kavitiert. Vergleichen Sie mit ihrer Kennlinie.
- Kompressoren: Kürzere Lastzyklen mit schnellerem Druckabfall sind ein typisches Zeichen für eine Leckage oder verschlissene Ventile; Öltemperatur und Schwingung liefern Details.
- Förderantriebe: Steigt der Strom, während die Bandgeschwindigkeit nachlässt, deutet das auf die Bandspannung oder ein Lager an einer Rolle hin.
Signale zusammenführen
Ein einzelnes Signal liefert Hinweise; mehrere Signale zusammen geben Sicherheit.
| Signal | Typisches Problem, das es zeigt | Wie früh | Wichtigste Einschränkung |
|---|---|---|---|
| Schwingung | Lager, Unwucht, Fluchtungsfehler, Lockerheit | Früh | Braucht gute Sensorplatzierung und eine Referenz |
| Temperatur | Überlast, Schmierung, Kühlung, später Lagerschaden | Später | Hängt von Last und Umgebung ab |
| Motorstrom | Mechanische Reibung, elektrische Fehler | Mittel | Hängt von der Prozesslast ab |
| Druck und Durchfluss | Pumpenverschleiß, Kavitation, Leckagen | Mittel | Mit der Kennlinie vergleichen |
| Zyklenzahlen | Leckagen, Ventilverschleiß | Mittel | Braucht das normale Muster der Maschine |
Fügen Sie immer Kontext hinzu: Last, Drehzahl, Umgebungstemperatur. Ohne ihn sieht eine normale Betriebsänderung wie ein Fehler aus, und ein echter Fehler kann sich hinter einer Betriebsänderung verstecken.
Was Überwachung nicht sehen kann
- Plötzliche Ausfälle wie eine kurzgeschlossene Wicklung oder eine durch Stoßbelastung gebrochene Welle.
- Fehler an Teilen, die nicht gemessen werden. Gibt es keinen Sensor in der Nähe eines Bauteils, warnt Sie nichts davor.
- Probleme im Prozess selbst, die in den eigenen Signalen der Maschine nicht sichtbar sind.
Gute Zustandsüberwachung ist dabei ehrlich. Sie verringert Überraschungen bei den Ausfallarten, die vorwarnen; sie beseitigt nicht alle Ausfälle.
Wo Sie anfangen
Wählen Sie eine kritische Maschine, finden Sie heraus, welche dieser Signale Sie bereits in Ihrer Steuerung oder Ihrem Antrieb haben, ergänzen Sie die Schwingung, wo sie fehlt, erfassen Sie das Normalverhalten über ein paar Wochen und prüfen Sie jeden Alarm mit der Person, die die Maschine am besten kennt.