Condition Monitoring mit Schwingungssensoren Erkennen von Maschinenzuständen leicht gemacht

Von Markus Egerer

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Kritische Maschinenzustände führen zu unerwünschten Stillstandszeiten und im Extremfall sogar zur Gefahr für Leib und Leben. Damit es erst gar nicht so weit kommt, bietet Ihnen Pepperl+Fuchs den passenden Schwingungssensor für Ihre Anwendung.

VIM3-Montage auf Anwendung.
VIM3-Montage auf Anwendung.
(Bild: Pepperl+Fuchs )

Schwingungsmessungen für unterschiedlicher Mess- und Frequenzbereiche, in rauen Umgebungen mit ATEX- und Safety-Anforderungen sowie grossen Temperaturbereichen werden mit den passenden Sensoren möglich. Im umfassenden Schwingungssensorportfolio sind ebenso Varianten vertreten, die zusätzliche Messwerte wie Temperatur oder einen Lagerkennwert messen. Dadurch werden mehrere unterschiedliche Messwerte vom Sensor übermittelt, was ein präzises Condition Monitoring erlaubt.

Kritische Maschinenzuständen erkennen

Maschinenstillstände haben unterschiedliche Ursachen, aber immer eines gemeinsam – sie sind teuer. Stillstandszeiten, ein wirtschaftlicher Totalschaden oder die Gefahr für Leib und Leben müssen unter allen Umständen vermieden werden.

Kritische Anlagenzustände müssen daher zuverlässig erkannt werden, um rechtzeitig geeignete Abhilfemassnahme einzuleiten. Die Schwingungssensoren von Pepperl+​Fuchs helfen Ihnen optimal, um z. B. Fehlausrichtungen, Aufstellprobleme, Lockerungen, Resonanzen, Lagerschäden oder Unwuchten zu erkennen. Trendanalysen werden möglich, wofür die Sensorik von Pepperl+Fuchs entsprechende Vor- und Hauptalarme liefert.

Schwingungssensoren zur Messung langfristiger Schwingungsveränderungen

Die Schwingungssensoren der VIM-Reihe reagie­ren innerhalb eines Frequenzbereichs von 1 bis 1000 Hz. Darüber hinaus gibt der Sensor nicht nur die Momentanwerte der Schwingung aus, sondern liefert vorgefilterte RMS-Werte (Root-Mean-Square-Werte). Diese entsprechen dem Effektivwert der Amplitude einer Schwingung und können auch als gemittelter Durchschnittswert verstanden werden. Diese Effektivwertbildung kann über eine Zeitspanne bis zu 12 sec dauern.

Unabhängig davon sind die Messdaten als stetiges Signal am Ausgang des Sensors vorhanden. Dadurch wird eine langfristige Trendbetrachtung möglich, um das Schwingverhalten der Maschine zu beurteilen. Kurzzeitige Änderungen des Schwingungsverhaltens werden dadurch herausgefiltert und führen nicht zu einer verfrühten Wartung. Zum Beispiel könnte dies durch Gabelstapler geschehen, die sporadisch an der Maschine vorbeifahren.

Über das Gebäude bzw. den Boden könnten so zusätzliche Schwingungen an der Maschine zu einem ungewollten Ausschlag der Schwingungswerte führen. Dieser Effekt soll bewusst unterdrückt werden. Trotzdem entstehen durch Reibung über einen längeren Zeitraum stetige Abnutzungserscheinungen in der Maschine.

Daher ist eine Trendbetrachtung durch die Effektivwert-Bildung der Messdaten eine geeignete Möglichkeit, um den realen Qualitätszustand einer Maschine zu beurteilen.

Für jede Anwendung der passende Sensor

Das breit aufgestellte Portfolio von Pepperl+​Fuchs überzeugt durch seine Vielfalt. Sei es die Funktionale Sicherheit, Ex-Schutz, webbasierte Fernwartung mit IO-Link oder Standardsensoren, global gültige Zulassungen, robuste Gehäusematerialien für unterschiedliche Einsatzzwecke sowie ein grosser Temperaturbereich. Ein flexibler Fokus auf Frequenzbereiche, Messgrössen und Messbereiche runden das Portfolio zusätzlich ab.

Die drei Bauformen des Portfolios sind mit unterschiedlichen Zertifizierungen und Zulassungen verfügbar. So finden Sie für jede Anwendung den passenden Schwingungssensor.

Sichere Schwingungsmessung zum Schutz für Leib und Leben

Bei grossen Maschinen wie Zentrifugen, Pumpen oder Motoren besteht die Gefahr, dass es neben dem Maschinenschaden auch zur Verletzung von Mitarbeitern kommen kann. Aufgrund von Abnutzung und Reibung während der Lebensdauer einer Maschine können sich Getriebeverbindungen lösen, Halterungen brechen oder Kugellager zerstört werden.

Befinden sich diese Maschinen in räumlicher Nähe zu Personen, wächst das Risiko, dass bei einem Unfall jemand zu Schaden kommen kann. Daraus ergibt sich ein notwendiges Mass an Funktionaler Sicherheit, dass eine Maschine im Fehlerfall nicht mehr betrieben wird. Den sogenannten Level (SIL bzw. PL) der Funktionalen Sicherheit. Um eine entsprechende Maschine dauerhaft und sicher in Betrieb zu halten, muss gewährleistet sein, dass ein kritisches Schwingverhalten vom Sensor gemessen, in der Maschinensteuerung interpretiert und die Maschine dann in einen sicheren Zustand gebracht wird. Man spricht davon, dass die gesamte Regelkette (vom Sensor über die Steuerung bis zum Motor) sicher funktionieren muss. Dazu bieten die Schwingungssensoren von Pepperl+Fuchs über ein zertifiziertes Mass an Sicherheit, dass die Messdaten als sicher betrachtet werden können.

Die VIM3-Analog-Serie erreicht in diesem Kontext ein Sicherheitslevel SIL 1/PL c und die VIM8-Serie ein Sicherheitslevel SIL 2/PL d. Dies reduziert die Zertifizierungsaufwand, da der Sensor als Teil der gesamten Regelkette als sicher gilt.

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