Maschinen Condition Monitoring

Die GMBU entwickelt seit Jahren Messverfahren zur Erfassung von Akustischen Emissionen (AE), die in geschmierten Tribokontakten (z.B. in Lagern und Zahnflanken) aber auch bei der Kavitation in Pumpen, Turbinen und Turbomaschinen entstehen.
Die Erfassung von AE ermöglicht die Detektion von Verschleißprozessen in Maschinen in einer sehr frühen Phase der Schadensentstehung. Dies bietet die Chance zur Entwicklung von Konzepten für die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) und die vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance).

AUSBREITUNGSWEGE VON VIBRATIONEN

AE breiten sich vom Ort des Entstehens, etwa dem Ineinandergreifen von Zahnflanken oder dem Überrollen von Wälzlagerkörpern über feststehende und rotierende Maschinenelemente (Lagerringe, Wellen) bis hin zur Oberfläche des Maschinengehäuses aus.
Dies ermöglicht die nichtinvasive Erfassung der AE – Signale durch Montage von Körperschallsensoren außen am Maschinengehäuse. Je näher der Sensor zum Ort der Entstehung montiert ist, desto präziser kann die Diagnose ausfallen. Insbesondere bei großen Maschinen empfiehlt sich die Montage von AE – Sensoren direkt am verschleissgefährdeten Bauteil.

SIGNALANALYSE

Kavitation ist ein häufiges auftretendes Phänomen an Pumpen, Turbinen, Ventilen und Armaturen. Sie führt kurzfristig zu Fördermengenabfall, Durchflussbegrenzung und langfristig zu abrasivem Abtrag an Pumpenblätter und Flächen, die mit dem kavitierenden Fluid in Kontakt stehen.
Im Laufe der letzten Jahre wurden von der GMBU e.V. AE basierte Messkonzepte entwickelt, um sowohl Triboprozesse als auch Kavitation nichtinvasiv zu detektieren.

UNSERE VISION – VON DER ZUSTANDSDIAGNOSE ZUR ZUSTANDSPROGNOSE

Die hochfrequente AE-Analyse erweitert die etablierten Methoden der klassischen Vibrationsanalyse. Das sensitive Analyseverfahren verschiebt die Detektionsschwelle für Fehler relevante Signale und damit den Zeithorizont weit nach vorne [1]. Aus heutiger Sicht ist die Entwicklung der AE basierten Methoden und Sensoren bei weitem nicht ausgeschöpft.
Die AE – Analyse bietet damit die Option auf das Monitoring der Schadensentwicklung zum frühestmöglichen Zeitpunkt. Die Weiterentwicklung von der Zustandsdiagnose zur Zustandsprognose und damit zur vorausschauenden Wartung auf der Grundlage von AE-Signalen wird greifbar.

[1] Watson, M. et al. A comprehensive high frequency vibration monitoring system for incipient fault detection and isolation of gears, bearings and shafts/couplings in turbine engines and accessories, Proc. Of GT 2007, ASME Turbo Expo 2007, May 14-17, Montreal, Canada.