Ein Beitrag zur schwingungsbasierten Zustandsüberwachung mit kostengünstigen Systemen

Aufgrund des steigenden wirtschaftlichen Drucks gewinnt die zustandsbasierte Instandhaltung immer weiter an Bedeutung. Auch an geringwertigen Maschinen und Anlagen wird eine präzisere Zustandsbestimmung zunehmend wichtiger. In Anbetracht der gestiegenen Leistungsfähigkeit und der sinkenden Herstellungskosten sind günstige Mikrokontroller bereits in der Lage die hierfür erforderlichen Analysen zuverlässig und in Echtzeit durchzuführen, bevor die Zustandsinformationen in einem Systemverbund weitergegeben werden, um Produktionsprozesse zu beeinflussen oder Instandhaltungsprozesse auszulösen. Die Grundlage für die Zustandsbestimmung rotatorisch angetriebener Maschinen bildet hierbei oft die Schwingungsanalyse. Diese kann anhand von Mikrofonen (Luftschall), Beschleunigungs- und Schnellesensoren (Körperschall) und mittels Ultraschallsensoren (Schallemissionsanalyse, engl. Acoustic Emission) erfolgen, welche im Rahmen einer Vorauswahl an zwei Lagerprüfständen und einem Wasserkraftwerk verglichen und bewertet werden. Nachfolgend wird ein prototypisches Überwachungssystem mit einem kostengünstigen Mikrokontroller aufgebaut und an einem kleinen Lagerprüfstand validiert. Neben der Schwingungsanalyse ist auch die dynamische Betriebsfestigkeitsrechnung eine Methode um den aktuellen Zustand einer Anlage abzuschätzen und die Restlebensdauer zu prognostizieren. Im Falle von rotierenden An- und Abtriebssträngen wird oftmals das Drehmoment als wichtigste Eingangsgröße verwendet. Im Rahmen einer kombinierten Schwingungsanalyse wird aufgezeigt wie mittels der installierten Schwingungsaufnehmer eine schwingungsbasierte Drehmomentmessung erfolgen kann, vorgestellt am Beispiel eines Schaufelradbaggergetriebes.