DE102007034344A1

DE102007034344A1 - Method and device for vibration analysis on a machine

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Publication number: DE102007034344A1
Application number: DE102007034344A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Kunze; Christian Dr.-Ing. Stammen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2008-01-31
Also published as: WO2008012070A2; WO2008012070A3

Abstract

Bei einem Verfahren zur Schwingungsanalyse an einer Maschine (2), insbesondere an einer Axialkolbenmaschine (2), wird ein an der an einer beliebigen Betriebsanlage (62) angeschlossenen Maschine (2) erfasstes Schwingungsverhalten in einem aktuellen Maschinenzustand mit einer Übertragungsfunktion in ein Schwingungsverhalten umgewandelt, welches der an eine Referenzanlage (60) angeschlossenen Maschine (2) im aktuellen Maschinenzustand entspricht. Die Übertragungsfunktion wird als Quotient aus einem Schwingungsverhalten der an die Referenzanlage (60) angeschlossenen Maschine (2) in einem Maschinenausgangszustand und einem Schwingungsverhalten der an eine weitere beliebige Betriebsanlage (64) angeschlossenen Maschine (2) im Maschinenausgangszustand gebildet, um das Schwingungsverhalten der an die Referenzanlage (60) angeschlossenen Maschine (2) im aktuellen Zustand mit dem Schwingungsverhalten der an die Referenzanlage (60) angeschlossenen Maschine (2) im Maschinenausgangszustand zu vergleichen. Des Weiteren wird eine Vorrichtung (72) und ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens angegeben.In a method for vibration analysis on a machine (2), in particular on an axial piston machine (2), a vibration behavior detected at the machine (2) connected to any operating system (62) is converted into a vibration behavior in a current machine state with a transfer function, which corresponds to the machine (2) connected to a reference system (60) in the current machine state. The transfer function is formed as a quotient of a vibration behavior of the machine (2) connected to the reference system (60) in an engine output state and an oscillation behavior of the machine (2) connected to another arbitrary operating system (64) in the engine output state in order to determine the vibration behavior of the engine Reference plant (60) connected machine (2) in the current state with the vibration behavior of the reference to the plant (60) connected machine (2) in the machine output state to compare. Furthermore, a device (72) and a computer program for carrying out the method are specified.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Schwingungsanalyse an einer Maschine, insbesondere an einer Axialkolbenmaschine, auf eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Durchführung der Verfahren.The The invention relates to methods for vibration analysis on a Machine, in particular on an axial piston machine, on a device and a computer program for performing the methods.

Maschinen, insbesondere Kolbenmaschinen wie z. B. Axialkolbenmaschinen, sind in industriellen Anlagen, insbesondere hydraulischen Anlagen, in einer Vielzahl technischer Anwendungen einsetzbar. Als Pumpen einsetzbare Axialkolbenmaschinen sind sowohl in stationären als auch in mobiler Anwendungen beispielsweise als Pressen, Werkzeugmaschinen oder Kunststoffspritzmaschinen bzw. als hydraulische Antriebe für Bagger und Krane nutzbar.Machinery, in particular piston engines such. B. axial piston machines are in industrial plants, in particular hydraulic plants, in can be used in a variety of technical applications. Can be used as pumps Axial piston machines are used in both stationary and mobile applications for example, as presses, machine tools or plastic injection machines or as hydraulic drives for Excavators and cranes available.

Da hydraulische Anlagen eine Vielzahl von Anlagenkomponenten, wie Ventile, Pumpen, Motoren, Speicher und Zylinder umfassen, kommt es durch hohe mechanische Belastungen und Verschmutzung beispielsweise eines Hydraulikfluids vergleichsweise häufig zu mechanischem Verschleiß von Anlagenkomponenten. Ein derartiger Verschleiß führt zu Fehlfunktionen und zu Wartungsarbeiten auch an der Axialkolbenmaschine, welche eine Anlagenkomponente darstellt. Wartungsarbeiten umfassen insbesondere den Austausch, die Reparatur und/oder die Reinigung von Anlagenkomponenten. Dadurch entstehen kostenintensive Stillstandszeiten. Die Stillstandszeiten wiederum resultieren beispielsweise in einer Produktionslinie in einem verringerten Produktionsausstoß sowie in hohen Kosten für das Herunter- und Hochfahren der Produktionslinie.There hydraulic plants a variety of plant components, such as valves, Pumps, motors, storage and cylinders include, it comes through high mechanical loads and pollution for example one Hydraulic fluid comparatively often to mechanical wear of equipment components. Such wear leads to malfunction and for maintenance also on the axial piston machine, which represents a plant component. Maintenance includes in particular replacement, repair and / or cleaning of system components. Thereby arise costly downtime. The downtime again result in a production line in a reduced production output as well as high costs for the and ramp up the production line.

Die Planung von Stillstandszeiten spielt wirtschaftlich eine immer größer werdende Rolle, um Kosten, welche durch ungeplante Ausfälle industrieller Anlagen entstehen, zu vermeiden. Den funktionellen Zustand der Anlage und der Anlagenkomponenten durch Zustandsdiagnose und Fehleranalyse zu kennen, mindert somit das Risiko von unerwarteten Ausfällen und wirkt sich kostensparend aus.The Planning downtimes is becoming more and more economical Role to be played by costs arising from unplanned outages of industrial plants, to avoid. The functional condition of the system and the system components knowing by condition diagnosis and error analysis, thus reduces the risk of unexpected failures and has a cost-saving effect.

Aus der Druckschrift DE 103 34 817 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fehlererkennung an einer Pumpe bekannt, wobei die Amplitude einer für die Pumpe charakteristischen Frequenz eines über einen Drucksensor ermittelten Drucksignals nach einer Frequenzanalyse mit einer Referenzamplitude verglichen wird. Die Erkennung eines Fehlers an der Pumpe lediglich mit Hilfe der für die Pumpe charakteristischen Frequenz, welche der Eigenfrequenz der Pumpe entspricht, ist jedoch vergleichsweise ungenau, vor allem in Hinblick darauf, dass die Pumpe in einer Anlage eingebaut ist, welche einen nicht unerheblichen Störfaktor bei der Fehlererkennung darstellt.From the publication DE 103 34 817 A1 are known a device and a method for fault detection on a pump, wherein the amplitude of a characteristic of the pump frequency of a pressure sensor detected via a pressure signal is compared according to a frequency analysis with a reference amplitude. The detection of a fault in the pump only by means of the characteristic of the pump frequency, which corresponds to the natural frequency of the pump, however, is relatively inaccurate, especially in view of the fact that the pump is installed in a system, which is a considerable disturbing factor represents the error detection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie ein entsprechendes Computerprogramm zur Schwingungsanalyse an einer Maschine anzugeben, womit an der Maschine auftretende Fehlfunktionen und das Verschleißverhalten der Maschine besonders einfach und zuverlässig analysierbar sind.Of the The invention is based on the object, a method and a device and a corresponding computer program for vibration analysis on a machine, indicating malfunction of the machine and the wear behavior the machine are particularly easy and reliable to analyze.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.Regarding the Method, the object is achieved by the features of claims 1 and 8. Advantageous developments are the subject of the back related thereto Dependent claims.

Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand hierauf rückbezogenen Unteransprüche.Regarding the Device, the object is achieved by the features of the claim 9. Advantageous developments are the subject of this back Dependent claims.

Bezüglich des digitalen Speichermediums, der Computerprogramme und des Computerprogramm-Produkts wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 17 bis 20.Regarding the digital storage medium, computer programs and computer program product the object is achieved by the features of the claims 17 to 20.

Die erfindungsgemäßen Verfahren betreffen Schwingungsanalysen an einer Maschine, insbesondere an einer Kolbenmaschine wie z. B. einer Axialkolbenmaschine. Eines der Verfahren umfasst einen Vergleich eines Schwingungsverhaltens einer Maschine im aktuellen Zustand, welche an eine beliebige Betriebsanlage angeschlossen ist, mit dem Schwingungsverhalten der an eine Referenzanlage angeschlossenen Maschine im Maschinenausgangszustand. Zur Durchführung des Vergleichs wird das Schwingungsverhalten der an die beliebige Betriebsanlage angeschlossenen Maschine im aktuellen Zustand mit einer Übertragungsfunktion zur Umformung in ein Schwingungsverhalten beaufschlagt, welches der Maschine im aktuellen Zustand derart entspricht, als wäre die Maschine an die Referenzanlage angeschlossen gewesen, und welche zum Vergleich mit dem Schwingungsverhalten der an die Referenzanlage angeschlossenen Maschine im Maschinenausgangszustand geeignet ist. Mit der Übertragungsfunktion wird der Einfluss der Betriebsanlage auf das Schwingungsverhalten der Maschine kompensiert. Die Übertragungsfunktion wird aus dem Schwingungsverhalten der an die Referenzanlage angeschlossenen Maschine im Maschinenausgangszustand und dem Schwingungsverhalten der an die beliebige Betriebsanlage angeschlossenen Maschine im Maschinenausgangszustand errechnet.The inventive method concern vibration analysis on a machine, in particular on a piston engine such. B. an axial piston machine. One the method comprises a comparison of a vibration behavior a machine in the current state, which to any operating system is connected to the vibration behavior of the connected to a reference system Machine in the machine output state. To perform the comparison, the vibration behavior the machine connected to any plant in the current state with a transfer function subjected to deformation in a vibration behavior, which of the Machine in the current state corresponds to as if the machine connected to the reference system, and which for comparison with the vibration behavior of the connected to the reference system Machine is suitable in the machine output state. With the transfer function becomes the influence of the plant on the vibration behavior compensated for the machine. The transfer function is derived from the vibration behavior of the connected to the reference system Machine in the machine output state and the vibration behavior the machine connected to any plant in the Machine output state calculated.

Das andere erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen Vergleich eines Schwingungsverhaltens einer an eine Anlage angeschlossenen Maschine im aktuellen Zustand mit einem Schwingungsverhalten, welches einer an die Anlage angeschlossenen Referenzmaschine im Maschinenausgangszustand entspricht. Zur Durchführung des Vergleichs wird das Schwingungsverhalten der an die Anlage angeschlossenen Maschine im aktuellen Zustand mit einer Übertragungsfunktion zur Umformung in ein Schwingungsverhalten beaufschlagt, welches der an die Anlage angeschlossenen Referenzmaschine im aktuellen Zustand entspricht und zum Vergleich mit dem Schwingungsverhalten der an die Anlage angeschlossenen Referenzmaschine im Maschinenausgangszustand geeignet ist. Die Übertragungsfunktion wird aus dem Schwingungsverhalten der an die Anlage angeschlossenen Referenzmaschine im Maschinenausgangszustand und einem Schwingungsverhalten einer an die Anlage angeschlossenen, weiteren Maschine gleichen Typs im Maschinenausgangszustand errechnet.The other method according to the invention comprises a comparison of a vibration behavior of a machine connected to a system in the current state with a vibration behavior which corresponds to a reference machine connected to the system in the machine output state. To carry out the comparison the vibration behavior of the machine connected to the system is applied in the current state with a transfer function for forming in a vibration behavior corresponding to the reference machine connected to the system in the current state and is suitable for comparison with the vibration behavior of the reference machine connected to the system in the machine output state. The transfer function is calculated from the vibration behavior of the reference machine connected to the system in the machine output state and a vibration behavior of another machine of the same type connected to the system in the machine output state.

Dabei sind die Maschine und die Referenzmaschine gleichen Typs. Der Maschinenausgangszustand beschreibt einen Zustand der Maschine, wobei die Maschine unmittelbar nach deren Fertigstellung in Betrieb genommen wird. Im Maschinenausgangszustand ist die Maschine frei von Abnutzungs- und Verschleißerscheinungen. Der aktuelle Zustand beschreibt einen Zustand der Maschine, welche bereits seit einiger Zeit in einer Anlage in Betrieb ist, und somit möglicherweise Verschleißerscheinungen aufweist und aufgrund der Verschleißerscheinungen fehlerbehaftet ist.there are the machine and the reference machine of the same type. The machine output state describes a state of the machine, with the machine immediately is put into operation after its completion. In the machine initial state the machine is free of wear and tear. The current state describes a state of the machine which has been operating in a facility for some time, and thus possibly wear has and due to the wear and tear flawed is.

Unter einer Referenzanlage ist ein Prüfstand mit beispielsweise als Rohrleitungen ausgeführten Maschinenanschlüssen zu verstehen, woran die Maschine anschließbar ist und dessen Eigenschaften und Schwingungsverhalten bekannt sind. Unter einer Betriebsanlage ist eine beliebige stationäre oder mobile, industrielle Anlage mit Maschinenanschlüssen zu verstehen, worin die Maschine als Anlagenkomponente hinsichtlich des Verwendungszwecks eingesetzt wird.Under a reference plant is a test bench with For example, machine connections designed as pipelines understand what the machine can be connected to and its features and Vibration behavior are known. Under a plant is any stationary or mobile, industrial plant with machine connections too understand in which the machine as a plant component in terms the purpose of use is used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren umfasst eine Erfassungseinheit zur Aufnahme eines Schwingungssignals, welches an der Maschine, an insbesondere als Rohrleitungen ausgeführten Maschinenanschlüssen, an der Anlage, an der Referenzanlage und/oder an der Betriebsanlage detektierbar ist. Um die Maschine zur Detektion des Schwingungssignals in einem vorgegebenen Betriebspunkt zu betreiben, weist die Vorrichtung eine Reglereinheit auf, welche an der Maschine einen vorgegebenen Betriebszustand einstellt und beibehält. Zur Ermittlung eines das Schwingungsverhalten der Maschine kennzeichnenden Frequenzspektrums weist die Vorrichtung ferner eine Verarbeitungseinheit auf, welche das Frequenzspektrum aus dem Schwingungssignal errechnet und in Anwendung einer vorgegebenen Übertragungsfunktion weiterverarbeitet. Die Vorrichtung umfasst zudem eine Auswerteeinheit, welche dazu ausgebildet ist, das von der Verarbeitungseinheit verarbeitete Schwingungssignal als Schwingungsverhalten der Maschine auszuwerten.The inventive device to carry out the method according to the invention comprises a detection unit for receiving a vibration signal, which on the machine, in particular machine connections designed as pipelines the plant, at the reference plant and / or at the plant is detectable. To the machine for the detection of the vibration signal operate at a predetermined operating point, the device has a control unit, which on the machine a predetermined Set and maintain operating status. To determine a the Vibration behavior of the machine characterizing frequency spectrum has the device further comprises a processing unit, which comprises the Frequency spectrum calculated from the vibration signal and in use a predetermined transfer function further processed. The device additionally comprises an evaluation unit, which is adapted to be processed by the processing unit Evaluate vibration signal as the vibration behavior of the machine.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Einfluss einer beliebigen Betriebsanlage auf das Schwingungsverhalten einer an die Betriebsanlage angeschlossenen Maschine mittels der Übertragungsfunktion kompensierbar ist. Des Weiteren eignet sich die Übertragungsfunktion zur Rückrechnung des Schwingungsverhaltens der an die Betriebsanlage angeschlossenen Maschine, um das Schwingungsverhalten der Maschine zu ermitteln, welches die Maschine aufzeigen würde, wenn diese an die Referenzanlage angeschlossen wäre. Ferner erfordert eine Rückrechnung mit Hilfe der Übertragungsfunktion besonders geringen Rechenaufwand. Zudem ist mit der Erfindung eine Fehlerfrüherkennung an einer in einer industriellen Anlage als Anlagenkomponente angeschlossenen Maschine besonders wirkungsvoll zur Vermeidung ungeplanter Ausfälle der industriellen Anlage durchführbar.The particular advantages of the invention are that the influence of any plant on the vibration behavior a machine connected to the plant by means of the transfer function is compensable. Furthermore, the transfer function is suitable for retroactive accounting the vibration behavior of the connected to the plant Machine to determine the vibration behavior of the machine, which would show the machine if it were connected to the reference system. Furthermore, a retroactive accounting requires Help the transfer function particularly low computational effort. In addition, with the invention a early fault detection at a connected as an equipment component in an industrial plant Machine particularly effective for preventing unplanned outages of industrial plant feasible.

Durch die Rückrechnung des Schwingungsverhaltens der an der Betriebsanlage angeschlossenen, möglicherweise fehlerbehafteten Maschine im aktuellen Zustand auf das Schwingungsverhalten der Maschine im aktuellen Zustand, welches die Maschine aufzeigen würde, wenn sie an eine Referenzanlage angeschlossen wäre, ist außerdem ein Vergleich mit einer an die Referenzanlage angeschlossenen, fehlerfreien Maschine im Maschinenausgangszustand zur Ermittlung von Fehlerfunktionen, beispielsweise mechanischem Verschleiß, an der Maschine im aktuellen Zustand besonders einfach durchführbar. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung einen geplanten Prozess mit koordinierten und vorhersehbaren Ausfallzeiten für Wartungs- und Reinigungsarbeiten, wodurch eine besonders hohe Kosteneinsparung erreichbar ist.By the retroactive accounting the vibration behavior of the system connected to the plant, possibly faulty machine in the current state on the vibration behavior the machine in the current state, which show the machine would, if it were connected to a reference system, it is also a comparison with a faultless machine connected to the reference system Machine output state for determining fault functions, for example mechanical wear, on the machine in the current state particularly easy to carry out. Furthermore The invention allows a planned process with coordinated and predictable downtime for maintenance and cleaning, whereby a particularly high cost savings can be achieved.

Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung wird das Schwingungsverhalten der Maschine oder Referenzmaschine aus einem als Drucksignal und/oder Körperschallsignal ausgebildeten Schwingungssignal ermittelt. Das Schwingungssignal wird zweckmäßigerweise unmittelbar an der Maschine, an deren Anschlussverbindungen zu der Betriebsanlage oder der Referenzanlage und/oder unmittelbar an der Betriebsanlage oder der Referenzanlage gemessen. Bei einer Axialkolbenmaschine stellt das als Drucksignal ausgebildete Schwingungssignal eine Überlagerung von Einzelschwingungen der in der Axialkolbenmaschine auftretenden Volumenströme dar.According to advantageous Embodiment is the vibration behavior of the machine or reference machine from a trained as a pressure signal and / or structure-borne sound signal Vibration signal determined. The vibration signal is expediently directly on the machine, at its connection to the Plant or the reference plant and / or directly at the Operating system or reference system measured. In an axial piston machine represents the vibration signal formed as a pressure signal an overlay of individual vibrations occurring in the axial piston machine flow rates represents.

Somit ist die Erfassungseinheit zur Erfassung des Schwingungssignals zweckmäßigerweise direkt in den Maschine integrierbar. Alternativ ist die Erfassungseinheit an den Anschlussverbindungen der Maschine zur Betriebsanlage oder Referenzanlage oder an der Betriebsanlage oder Referenzanlage selbst angeordnet.Thus, the detection unit for detecting the vibration signal is expediently integrated directly into the machine. Alternatively, the detection unit is at the connection connections the machine to the plant or reference plant or to the plant or reference plant itself arranged.

In zweckmäßiger Weiterbildung umfasst die Erfassungseinheit einen z. B. piezoresistiven Drucksensor zur Erfassung der Druckpulsationen der Volumenströme. Die Druckpulsationen werden zweckmäßigerweise sekundär- oder förderseitig an der beispielsweise als Pumpe ausgebildeten Maschine erfasst. Vorzugsweise ist der Drucksensor über einen Anschlussadapter mit zwischen der Maschine und der Betriebsanlage oder der Referenzanlage angeordneten Anschlussverbindungen gekoppelt.In appropriate training the detection unit comprises a z. B. piezoresistive pressure sensor for detecting the pressure pulsations of the volume flows. The Pressure pulsations are expediently secondary- or conveyor side detected at the example designed as a pump machine. Preferably, the pressure sensor is via a connection adapter with between the machine and the plant or the reference plant coupled connection connections coupled.

In zweckmäßiger Weiterbildung ist die Erfassungseinheit zum Empfang von Körperschallsignalen an der Maschine ausgebildet. Dazu umfasst die Erfassungseinheit vorzugsweise einen Schallwandler zur Aufnahme und Umwandlung der Körperschallsignale in ein elektrisches Signal.In appropriate training is the detection unit for receiving structure-borne noise signals at the machine educated. For this purpose, the detection unit preferably comprises a Sound transducer for recording and converting structure-borne sound signals into an electrical signal Signal.

Gemäß vorteilhafter Weiterbildung wird das als Zeitsignal ausgebildete Schwingungssignal der Maschine nach der Messung mittels der Fast-Fourier-Transformation in ein Frequenzspektrum umgeformt. Im Frequenzspektrum sind lokale Maxima kennzeichnend für das Schwingungsverhalten der Maschine, insbesondere der Axialkolbenmaschine. Die lokalen Maxima – auch bezeichnet als Peaks – geben Aufschluss über die Anregungsfrequenzen der Maschine. Die Anregungsfrequenzen f bilden sich aus dem Produkt über die Kolbenzahl k, die Drehzahl n der Maschine und einem ganzzahligen Vielfachen i: f = n·k·i, i = 1, 2, 3, ...According to advantageous Training is the time signal formed as a vibration signal the machine after the measurement by means of the fast Fourier transformation transformed into a frequency spectrum. In the frequency spectrum are local Featuring maxima for the vibration behavior of the machine, in particular the axial piston machine. The local maxima - too referred to as peaks - give Information about the excitation frequencies of the machine. The excitation frequencies f form out of the product over the piston number k, the speed n of the machine and an integer multiple i: f = n * k * i, i = 1, 2, 3, ...

Zweckmäßigerweise werden zur Ermittlung der Übertragungsfunktion, welche als Quotient aus dem Schwingungsverhalten der an die Referenzanlage angeschlossenen Maschine im Maschinenausgangszustand und dem Schwingungsverhalten der an die weitere beliebige Betriebsanlage angeschlossenen Maschine im Maschinenausgangszustand gebildet wird, lediglich die lokalen Maxima der entsprechenden Frequenzspektren berücksichtigt. Somit ergibt sich eine diskrete Übertragungsfunktion, womit besonders zuverlässige Ergebnisse erreichbar sind. Im Gegensatz dazu würden bei einer kontinuierlichen Übertragungsfunktion vergleichsweise kleine Werte neben den lokalen Maxima berücksichtigt werden, welche als Divisor bei der Bildung der Übertragungsfunktion zu unerwünschten Peaks führen würden.Conveniently, are used to determine the transfer function, which as a quotient of the vibration behavior of the reference plant connected machine in the machine output state and the vibration behavior the machine connected to any other operating system is formed in the machine output state, only the local Maxima of the corresponding frequency spectra considered. Thus results a discrete transfer function, which makes it particularly reliable Results are achievable. In contrast, with a continuous transfer function comparatively small values in addition to the local maxima considered which are undesirable as a divisor in forming the transfer function Leading peaks would.

Vorzugsweise wird die Maschine für die Zeit der Erfassung des Schwingungssignals in einem beliebigen, aber vorgegebenen Betriebszustand gefahren. Der Betriebszustand wird zweckmäßigerweise durch Einstellen und Konstanthalten einer Drehzahl der Maschine und/oder eines Druckes eines durch die beispielsweise als Pumpe ausgebildete Maschine zu pumpenden Fluids bestimmt. Neben Drehzahl und Druck sollte auch die Temperatur und damit die Viskosität der Flüssigkeit in einem gewissen Rahmen konstant gehalten werden. Somit bestehen gleiche Fluideigenschaften.Preferably is the machine for the time of detection of the vibration signal in any, but driven to predetermined operating condition. The operating condition is suitably by Setting and keeping constant a speed of the machine and / or a pressure of a trained by the example as a pump Machine to be pumped fluid determined. In addition to speed and pressure should also be the temperature and thus the viscosity of the liquid be kept constant within a certain range. Thus exist same fluid properties.

In zweckmäßiger Weiterbildung wird der Betriebszustand über eine Reglereinheit an der Maschine eingestellt. Dazu erfasst die Reglereinheit als Eingangsgröße vorzugsweise die Drehzahl und/oder den Druck des Fluids und errechnet aus der Eingangsgröße eine Reglergröße, um den Betriebszustand hinsichtlich der Drehzahl bzw. des Druckes des Fluids konstant zu halten. Zweckmäßigerweise steuert die Reglereinheit die als Motor ausgebildete Maschine oder einen die Maschine antreibenden Motor mit der Reglergröße an.In appropriate training the operating state changes over a control unit is set on the machine. This includes the Regulator unit as an input variable preferably the speed and / or the pressure of the fluid and calculated from the Input size one Regulator size to the Operating state with regard to the speed or the pressure of the fluid to keep constant. Conveniently, controls the controller unit designed as a motor machine or a motor driving the motor with the controller size.

Das Verfahren zur Schwingungsanalyse ist zweckmäßigerweise auf mehrere Maschinen gleich Typs übertragbar. Dazu wird vorzugsweise das Schwingungsverhalten der an eine Anlage angeschlossenen Maschine im Maschinenausgangszustand mit einer weiteren abwechselnd an derselben Anlage angeschlossenen Maschine gleichen Typs im Maschinenausgangszustand verglichen und eine maschinenspezifische Übertragungsfunktion gebildet. Dadurch wird der Einfluss der Unterschiede in den Frequenzspektren der Maschine und der weiteren Maschine gleich Typs kompensiert. Somit sind das Schwingungsverhalten und Fehlfunktionen an der weiteren Maschine gleichen Typs, welche in einem aktuellen Zustand an eine beliebige Betriebsanlage anschließbar ist, durch Rückrechnung über die Übertragungsfunktion zur Kompensation des Einflusses der Betriebsanlage und über die maschinenspezifische Übertragungsfunktion analysierbar bzw. erkennbar.The Method for vibration analysis is expediently on several machines of the same type transferable. For this purpose, preferably the vibration behavior of the system connected machine in the machine output state with another alternately connected to the same system machine Type compared in the machine output state and a machine-specific transfer function educated. This will determine the influence of the differences in the frequency spectra the machine and the other machine of the same type compensated. Thus, the vibration behavior and malfunction on the other Machine of the same type, which in a current state to a Any plant can be connected, by recalculation via the transfer function to compensate for the influence of the plant and over the Machine-specific transfer function analyzable or recognizable.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigenfollowing is an embodiment of Invention explained in more detail by way of example with reference to a drawing. Show in it

1 einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, 1 a longitudinal section through an axial piston machine in swash plate construction,

2 eine Kolbentrommel mit Schrägscheibe nach 1, 2 a piston drum with swash plate behind 1 .

3 in einem Prinzipschaltbild eine Vorrichtung zur Schwingungsanalyse an einer Maschine, 3 in a schematic diagram of a device for vibration analysis on a machine,

4A einen Graph der Volumenstrom-Pulsationen über den Drehwinkel φ einer Axialkolbenmaschine mit einer Kolbenanzahl von drei Kolben, 4A a graph of the volume flow pulsations over the rotation angle φ of an axial piston machine with a piston number of three pistons,

4B einen Graph der Volumenstrom-Pulsationen über den Drehwinkel φ einer Axialkolbenmaschine mit einer Kolbenanzahl von vier Kolben, 4B a graph of the volume flow pulsations over the rotation angle φ of an axial piston machine with a piston number of four pistons,

4C einen Graph der Volumenstrom-Pulsationen über den Drehwinkel φ einer Axialkolbenmaschine mit einer Kolbenanzahl von fünf Kolben, 4C a graph of the volume flow pulsations over the rotation angle φ of an axial piston machine with a piston number of five pistons,

5 einen Graph der Druckpulsationen einer Maschine im Zeitbereich bei unterschiedlichen Drehzahlen, 5 a graph of the pressure pulsations of a machine in the time domain at different speeds,

6 einen Graph der Druckpulsation der Maschine nach 6 a graph of the pressure pulsation of the machine after

5 im Frequenzbereich bei unterschiedlichen Drehzahlen, 5 in the frequency range at different speeds,

7 einen Graph der Druckpulsation der Maschine nach 7 a graph of the pressure pulsation of the machine after

5 im Frequenzbereich mit vergrößertem Peak nach 6, 5 in the frequency range with increased peak after 6 .

8 einen Graph der Druckpulsationen einer abwechselnd an verschiedene Anlagen angeschlossenen Maschine im Frequenzbereich, 8th a graph of the pressure pulsations of an alternately connected to different systems machine in the frequency domain,

9 einen Graph der Druckpulsationen einer abwechselnd an verschiedene Anlagen angeschlossenen, weiteren Maschine gleichen Typs im Frequenzbereich, 9 a graph of the pressure pulsations of an alternately connected to different systems, another machine of the same type in the frequency domain,

10 schematisch die Herleitung der Übertragungsfunktion aus gemessenen Drucksignalen einer abwechselnd an eine Referenzanlage und an eine beliebige Betriebsanlage angeschlossenen Maschine, 10 schematically the derivation of the transfer function from measured pressure signals of a machine connected alternately to a reference system and to any operating system,

11 schematisch die Rückrechnung des Drucksignals der an eine beliebige Betriebsanlage angeschlossenen Maschine zur Kompensation des Anlageneinflusses mit der Übertragungsfunktion nach 10, 11 schematically the recalculation of the pressure signal of the machine connected to any operating system to compensate for the influence of the system with the transfer function after 10 .

12 schematisch die Fehlererkennung und den Vergleich des Schwingungsverhaltens der an die Betriebsanlage angeschlossenen Maschine nach 11 mit dem Schwingungsverhalten der an die Referenzanlage angeschlossenen Maschine nach 10 und 12 schematically the fault detection and the comparison of the vibration behavior of the machine connected to the operating system 11 with the vibration behavior of the machine connected to the reference system 10 and

13 einen Graph der Druckpulsationen der fehlerfreien und fehlerbehafteten Maschine nach 3. 13 a graph of the pressure pulsations of the error-free and faulty machine after 3 ,

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

In 1 ist ein Längsschnitt einer Axialkolbenmaschine 2 in Schrägscheibenbauweise mit verstellbarem Verdrängungsvolumen dargestellt. Die Axialkolbenmaschine 2 umfasst als wesentliche Bauteile ein hohlzylindrisches Gehäuse 4 mit einem stirnseitig offenen Ende 6, einem am Gehäuse 4, das Ende 6 verschließenden Gehäusedeckel 8 sowie eine auch als Hubscheibe bezeichnete Schrägscheibe 10, eine Steuerplatte 12, eine Welle 14 und eine Zylindertrommel 16. Die Welle 14 ist im Gehäuse 4 drehbar gelagert und greift zentriert durch die Zylindertrommel 16 hindurch. Die Zylindertrommel 16 ist mit der Welle 14 drehfest, jedoch axial beweglich und dadurch von der Welle 14 abziehbar verbunden. Die Welle 14 ist auf beiden Seiten der Zylindertrommel 16 in jeweils einem Wälzlager 18,20 gelagert. In der Zylindertrommel 16 sind über den Umfang verteilt mehrere Zylinderbohrungen 22 ausgebildet. In jeder Zylinderbohrung 22 ist jeweils ein Kolben 24 axial beweglich eingesetzt. Die Kolben 24 weisen jeweils an der von dem Gehäusedeckel 8 abgewandten Seite einen kugelförmigen Kopf 26 auf, welcher mit einer korrespondierenden Ausnehmung eines Gleitschuhs 28 zu einer Gelenkverbindung zusammenwirkt. Mittels des Gleitschuhs 28 stützt sich der Kolben 24 an der Schrägscheibe 10 ab. Bei einer Drehung der Zylindertrommel 16 führen die Kolben 24 daher in den Zylinderbohrungen 22 Hubbewegungen aus. Die Höhe jedes Hubs wird dabei durch eine Stellung der Schrägscheibe 10 vorgegeben, wobei die Stellung der Schrägscheibe 10 durch eine Stellvorrichtung 30 einstellbar ist.In 1 is a longitudinal section of an axial piston machine 2 shown in swash plate design with adjustable displacement. The axial piston machine 2 comprises as essential components a hollow cylindrical housing 4 with an end open at the end 6 , one on the housing 4 , the end 6 closing housing cover 8th and also referred to as a lifting disc swash plate 10 , a control panel 12 , a wave 14 and a cylinder drum 16 , The wave 14 is in the case 4 rotatably mounted and centered by the cylinder barrel 16 therethrough. The cylinder drum 16 is with the wave 14 rotatably, but axially movable and thereby of the shaft 14 detachably connected. The wave 14 is on both sides of the cylinder drum 16 in each case a rolling bearing 18 . 20 stored. In the cylinder drum 16 are distributed over the circumference several cylinder bores 22 educated. In every cylinder bore 22 is each a piston 24 used axially movable. The pistons 24 each have at the of the housing cover 8th opposite side a spherical head 26 on, which with a corresponding recess of a shoe 28 cooperates to a joint connection. By means of the sliding shoe 28 the piston is supported 24 on the swash plate 10 from. With a rotation of the cylinder drum 16 lead the pistons 24 therefore in the cylinder bores 22 Lifting movements off. The height of each stroke is determined by a position of the swash plate 10 given, the position of the swash plate 10 by an adjusting device 30 is adjustable.

In 1 nicht erkennbare Steueröffnungen der Steuerplatte 12 stehen auf der von der Zylindertrommel 16 abgewandten Seite der Steuerplatte 12 in permanentem Kontakt mit zumindest einem in 1 nicht dargestellten Hochdruck- oder Niederdruckanschluss.In 1 unrecognizable control openings of the control plate 12 stand on the cylinder drum 16 opposite side of the control plate 12 in permanent contact with at least one in 1 not shown high pressure or low pressure connection.

Die Zylinderbohrungen 22 sind über Öffnungen 32 zu der Stirnfläche der Zylindertrommel 16 hin offen. Die Öffnungen 32 überstreichen bei einer Rotation der Zylindertrommel 16 eine dichtende Umgebung der Steuerplatte 12 und werden dabei während eines Umlaufs alternierend mit den in 1 nicht erkennbaren Steueröffnungen der Steuerplatte 12 verbunden.The cylinder bores 22 are over openings 32 to the end face of the cylinder drum 16 open. The openings 32 sweep with a rotation of the cylinder drum 16 a sealing environment of the control plate 12 and are doing during a rotation alternating with the in 1 unrecognizable control openings of the control plate 12 connected.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen Axialkolbenmaschine ist allgemein bekannt und nachstehend bei einem Einsatz der als Pumpe ausgebildeten Axialkolbenmaschine auf das Wesentliche beschränkt. Die Axialkolbenmaschine 2 ist beispielsweise für den Betrieb mit Öl als Hydraulik-Fluid vorgesehen. Über die Welle 14 wird die Zylindertrommel 16 zusammen mit den Kolben 24 in Drehung versetzt. Wenn durch Betätigung der Stellvorrichtung 30 die Schrägscheibe 10 in eine Schrägstellung gegenüber der Zylindertrommel 16 verschwenkt ist, wie gezeigt in 2, vollführen sämtliche Kolben 24 Hubbewegungen in den Zylinderbohrungen 22. Bei einer in oder entgegen einem Pfeil 34 (nicht in 1 dargestellt) gerichteten Drehung der Zylindertrommel 16 um die Welle 14 um 360° durchläuft jeder Kolben 24 einen Saug- und einen Kompressionshub, wobei entsprechende Ölströme erzeugt werden, deren Zu- und Abführung über die Öffnungen 32, die in den 1 und 2 nicht erkennbaren Steueröffnungen der Steuerplatte 12 und den in den 1 und 2 nicht dargestellten Hochdruck- bzw. Niederdruckanschluss erfolgen.The function of the above-described axial piston machine is well known and hereinafter limited to an essential part in the use of the axial piston machine designed as a pump. The axial piston machine 2 is intended, for example, for operation with oil as a hydraulic fluid. About the wave 14 becomes the cylinder drum 16 together with the pistons 24 set in rotation. If by operation of the actuator 30 the swash plate 10 in an inclined position relative to the cylinder drum 16 is pivoted as shown in 2 , perform all pistons 24 Strokes in the cylinder bores 22 , In or against an arrow 34 (not in 1 shown) directed rotation of the cylinder drum 16 around the shaft 14 every piston goes through 360 ° 24 a suction and a compression stroke, with corresponding oil flows are generated, their supply and discharge through the openings 32 that in the 1 and 2 unrecognizable control openings of the control plate 12 and in the 1 and 2 not shown high pressure or low pressure connection.

Während des Betriebs der Axialkolbenmaschine 2 kommt es an verschiedenen tribologischen Kontakten der Axialkolbenmaschine 2 zu Verschleiß. Insbesondere an der Kontaktstelle Kolben-Zylinder 36 (1) kommt es zu Abrasion und Adhäsion, welche Löcher und Riefen am Kolben und/oder Zylinder erzeugen. Des Weiteren kommt es durch Abrasion, Adhäsion und Oberflächenzerrüttung an der Kontaktstelle Zylindertrommel – Steuerplatte 38 zu Rissen, Kratzern, Materialübertag, Riefen und Löchern. Ferner kommt es an der Kontaktstelle Kolbenschuh – Wiege 40 zu Abrasion. An vielen anderen Kontaktstellen, wie beispielsweise an der Wiegelagerung 42, der Kontaktstelle Kolbenschuh – Kolben 44 sowie am Niederhalter 46, kommt es durch tribochemische Reaktionen zur Bildung von Oxidschichten. Daneben kann insbesondere nahe der Umsteuerung Verschleiß durch Kavitation auftreten.During operation of the axial piston machine 2 it comes at different tribological contacts of the axial piston machine 2 to wear. In particular at the contact point piston-cylinder 36 ( 1 ) there is abrasion and adhesion, which create holes and grooves on the piston and / or cylinder. Furthermore, it comes through abrasion, adhesion and surface disorder at the contact point cylinder drum - control plate 38 to cracks, scratches, material overload, grooves and holes. Furthermore, it comes at the contact point piston shoe - cradle 40 to abrasion. At many other contact points, such as the Wiegelagerung 42 , the contact point piston shoe - piston 44 as well as on the downholder 46 , Tribochemical reactions lead to the formation of oxide layers. In addition, wear can occur in particular near the reversal due to cavitation.

3 zeigt in einem Prinzipschaltbild einen Prüfstand für die von einem Motor 48 betreibbare Axialkolbenmaschine 2, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als Pumpe ausbildet ist und ein Fluid von einem Tank 50 durch Rohrleitungen 52, 54, 56 in einen Tank 58 pumpt. Die Axialkolbenmaschine 2 ist sekundärseitig an die Rohrleitung 54 angeschlossen und mit als Rohrleitungen unterschiedlicher Rohrlänge ausgebildeten Anlagen 60, 62, 64 gekoppelt. Dabei stellen die Anlage 60 die Referenzanlage und die Anlagen 62, 64 weitere beliebige Betriebsanlagen dar. Die Anlagen 60, 62, 64 sind über Ventile 66, 68, 70 schaltbar. Das Verfahren lässt sich an diesem Prüfstand ohne Umbau der Pumpe untersuchen, da unterschiedliche nachgeschaltete Anlagen nachgebildet werden können. Ein solcher Prüfstand mit verschiedenen Rohrlängen ist für das Verfahren nicht zwingende Voraussetzung. 3 shows a schematic diagram of a test bench for that of a motor 48 operable axial piston machine 2 which is formed in the embodiment shown as a pump and a fluid from a tank 50 through pipelines 52 . 54 . 56 in a tank 58 inflated. The axial piston machine 2 is secondary to the pipeline 54 connected and designed as pipes of different pipe length systems 60 . 62 . 64 coupled. In doing so, put the plant 60 the reference plant and the facilities 62 . 64 any other facilities dar. The plants 60 . 62 . 64 are over valves 66 . 68 . 70 switchable. The process can be tested on this test bench without rebuilding the pump, since different downstream systems can be simulated. Such a test rig with different pipe lengths is not a prerequisite for the process.

Zur Durchführung der Schwingungsanalyse und zur Detektion von Fehlfunktionen wie beispielsweise Verschleiß an der Axialkolbenmaschine 2 umfasst eine in 3 schematisch dargestellte Vorrichtung 72 eine Erfassungseinheit 74, womit ein als Drucksignal ausgebildetes Schwingungssignal eines durch die Rohrleitung 56 geleiteten Volumenstromes messbar ist. Zur Erfassung der Druckpulsation umfasst die Erfassungseinheit 74 einen in 3 nicht gezeigten Drucksensor, welcher über einen Anschlussadapter 76 mit der Rohrleitung 56 gekoppelt ist und womit Veränderungen des Volumenstromes durch Umschalten zwischen den Anlagen 60,62,64 als Druckpulsationssignal darstellbar sind.To perform the vibration analysis and to detect malfunctions such as wear on the axial piston machine 2 includes an in 3 schematically illustrated device 72 a detection unit 74 in which a vibration signal, designed as a pressure signal, passes through the pipeline 56 guided volumetric flow is measurable. For detecting the pressure pulsation, the detection unit comprises 74 one in 3 not shown pressure sensor, which via a connection adapter 76 with the pipeline 56 coupled and with what changes in the flow rate by switching between the systems 60 . 62 . 64 can be displayed as Druckpulsationssignal.

Um ein Frequenzspektrum des mit der Erfassungseinheit 74 detektierten Schwingungssignals zu erhalten, umfasst die Vorrichtung 72 eine Verarbeitungseinheit 78, welche das Frequenzspektrum über die Fast-Fourier-Transformation des Schwingungssignals errechnet. Eine Auswerteeinheit 80 der Vorrichtung 72 errechnet aus dem Quotienten zweier Frequenzspektren eine Übertragungsfunktion, welche zur Kompensation von Anlageneinflüssen und zur Fehlererkennung erforderlich ist und in 10 im Detail erläutert ist.To get a frequency spectrum of the with the detection unit 74 detected vibration signal comprises the device 72 a processing unit 78 which calculates the frequency spectrum via the fast Fourier transform of the oscillation signal. An evaluation unit 80 the device 72 From the quotient of two frequency spectrums, a transfer function is calculated, which is required for the compensation of system influences and for error detection 10 is explained in detail.

Um eine genaue und fehlerfreie Schwingungsanalyse durch Aufnahme des Schwingungssignals an der Erfassungseinheit 74 durchzuführen, ist es notwendig, die Axialkolbenmaschine 2 während der Durchführung der Schwingungsanalyse in einem gleichbleibenden und konstanten Betriebszustand zu fahren. Dazu weist die Vorrichtung 72 eine Reglereinheit 82 auf, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel zum einen den Druck des Volumenstromes in der förderseitig zur Axialkolbenmaschine 2 angeordneten Rohrleitung 54 über eine Eingangsleitung 84 erfasst. Zum anderen erfasst die Reglereinheit 82 über eine Eingangsleitung 86 eine Drehzahl der Axialkolbenmaschine 2. Um die Axialkolbenmaschine 2 während der Durchführung der Schwingungsanalyse in einem gleichbleibenden Betriebszustand zu fahren, steuert die Reglereinheit 82 im gezeigten Ausführungsbeispiel den die Axialkolbenmaschine 2 antreibenden Motor 48 zur Einstellung und Beibehaltung der Drehzahl der Axialkolbenmaschine 2 und des Druckes des Volumenstroms über eine Ausgangsleitung 88 an. Des Weiteren steuert die Reglereinheit 82 die in 3 nicht dargestellte Stellvorrichtung (1), welche mit der in 1 gezeigten Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine mechanisch gekoppelt ist, zur Einstellung des Druckes des Volumenstroms über eine Ausgangsleitung 90 an.For a precise and error-free vibration analysis by recording the vibration signal at the detection unit 74 It is necessary to perform the axial piston machine 2 during the execution of the vibration analysis to drive in a constant and constant operating condition. For this purpose, the device 72 a regulator unit 82 on, which in the embodiment shown on the one hand, the pressure of the flow in the delivery side to the axial piston machine 2 arranged pipeline 54 via an input line 84 detected. On the other hand, the controller unit detects 82 via an input line 86 a speed of the axial piston machine 2 , To the axial piston machine 2 during the execution of the vibration analysis to drive in a constant operating state, controls the controller unit 82 in the embodiment shown, the axial piston machine 2 driving engine 48 for adjusting and maintaining the speed of the axial piston machine 2 and the pressure of the volume flow via an output line 88 at. Furthermore, the controller unit controls 82 in the 3 not shown adjusting device ( 1 ), which with the in 1 shown swash plate of the axial piston machine is mechanically coupled to adjust the pressure of the volume flow through an output line 90 at.

4A, 4B und 4C zeigen Graphen der Volumenstrom-Pulsationen über den Drehwinkel φ einer Axialkolbenmaschine mit unterschiedlicher Kolbenanzahl. In hydraulischen Verdrängereinheiten, insbesondere bei Axialkolbenmaschinen, zeigen sich bei näherer Betrachtung Ungleichförmigkeiten im geförderten Volumenstrom. Eine derartige Ungleichförmigkeit deutet auf eine Überlagerung einzelner Volumenströme hin. Jeder in der Axialkolbenmaschine angeordnete Kolben erzeugt durch Kolbenhübe einen Volumenstrom mit annähernd sinusförmigem Verlauf. So zeigen 4A, 4B und 4C idealisiert die aus der Überlagerung einzelner Volumenströme resultierenden Pulsationen einer Axialkolbenmaschine mit drei, vier bzw. fünf Kolben. Aus der Überlagerung der einzelnen Volumenströme resultiert als Gesamtheit ein in 4B angedeuteter mittlerer Volumenstrom Q_mittel. 4A . 4B and 4C show graphs of the volume flow pulsations on the rotation angle φ of an axial piston machine with different number of pistons. In hydraulic displacement units, in particular axial piston machines, on closer inspection, irregularities in the delivered volume flow are shown. Such nonuniformity indicates a superposition of individual volume flows. Each piston arranged in the axial piston machine generates a volume flow with approximately sinusoidal course due to piston strokes. To show 4A . 4B and 4C idealizes the resulting from the superposition of individual volume flows pulsations of an axial piston machine with three, four or five pistons. From the superposition of the individual volume flows results as a whole in 4B indicated average volume flow Q _medium .

In 5 sind in drei Graphen Drucksignale für gemessene Pulsationen einer Axialkolbenmaschine über die Zeit aufgetragen. Die Graphen unterscheiden sich insbesondere in der an der Axialkolbenmaschine eingestellten Drehzahl.In 5 are in three graphs pressure signals plotted for measured pulsations of an axial piston machine over time. The graphs differ in particular in the set on the axial piston speed.

Da die Drucksignale im Zeitbereich (5) vergleichsweise geringe Aussagekraft besitzen, werden die Drucksignale mittels der Fast-Fourier-Transformation umgeformt. 6 zeigt die resultierenden Frequenzspektren der bei unterschiedlicher Drehzahl der Axialkolbenmaschine erfassten Drucksignale. In 6 sind lokale Maxima, auch bezeichnet als Peaks, deutlich erkennbar, welche Aufschluss über die Anregungsfrequenzen f der Axialkolbenmaschine geben. Die Anregungsfrequenzen f werden auch als Pumpenordnungen bezeichnet und treten bei dem Produkt aus Kolbenzahl k, Drehzahl n der Maschine sowie deren ganzzahligen Vielfachen auf: f = n·k·i, i = 1, 2, 3, ...Since the pressure signals in the time domain ( 5 ) have comparatively low significance, the pressure signals are transformed by means of the fast Fourier transformation. 6 shows the resulting frequency spectra of the detected at different speed of the axial piston pressure signals. In 6 are local maxima, also referred to as peaks, clearly visible, which give information about the excitation frequencies f of the axial piston machine. The excitation frequencies f are also referred to as pump orders and occur in the product of piston number k, speed n of the machine and their integer multiples: f = n * k * i, i = 1, 2, 3, ...

Um den Unterschied der Frequenzspektren der Drucksignale zu erkennen, ist ein in 6 gezeigter Peak bei 55Hz in 7 vergrößert dargestellt.To recognize the difference of the frequency spectra of the pressure signals, an in 6 shown peak at 55Hz in 7 shown enlarged.

Die 8 und 9 zeigen Graphen der Druckpulsationen der abwechselnd an die in 3 gezeigten Anlagen 60, 62, 64 angeschlossenen Axialkolbenmaschine 2 (3). Die Unterschiede der Frequenzspektren der Drucksignale sind durch die durch die lokalen Maxima gelegten Kurven erkennbar. Dabei ist beispielsweise – wie in der Legende bezeichnet – das Frequenzspektrum des Drucksignals, welches gemessen wurde, als die Axialkolbenmaschine 2 an die Anlage 60 angeschlossen war, in einer Kurve mit kleinen Quadraten gekennzeichnet.The 8th and 9 show graphs of the pressure pulsations alternately to the in 3 shown plants 60 . 62 . 64 connected axial piston machine 2 ( 3 ). The differences in the frequency spectra of the pressure signals can be recognized by the curves defined by the local maxima. In this case, for example - as indicated in the legend - the frequency spectrum of the pressure signal, which was measured as the axial piston machine 2 to the plant 60 was connected, marked in a curve with small squares.

Um eine Schwingungsanalyse und eine damit verbundene Fehlererkennung an der Maschine durchzuführen, ist es zunächst notwendig, den Einfluss der Betriebsanlage zu kompensieren, woran die Maschine angeschlossen ist ( 3). Zur Kompensation des Einflusses der Betriebsanlage ist eine Übertragungsfunktion erforderlich, deren Herleitung in 10 schematisch dargestellt ist.In order to carry out a vibration analysis and an associated error detection on the machine, it is first necessary to compensate for the influence of the operating system to which the machine is connected ( 3 ). To compensate for the influence of the plant a transfer function is required whose derivation in 10 is shown schematically.

Dazu ist die als Pumpe ausgebildete Axialkolbenmaschine 2 (3) abwechselnd an die Referenzanlage 60 (3) und an die Betriebsanlage 62 (3) angeschlossen (Kasten A in 10). Die Axialkolbenmaschine 2 sei zunächst fehlerfrei. Das aus den Drucksignalen der an die Referenzanlage 60 bzw. an die Betriebsanlage 62 angeschlossenen Axialkolbenmaschine 2 ermittelte Übertragungsverhalten (Kasten B in 10) wird mittels FFT (Fast-Fourier-Transformation) (Kasten C in 10) zum Erhalt entsprechender Frequenzspektren G₁(jω) und G₂(jω) umgeformt (Kasten D in 10). Darauffolgend wird das Frequenzspektrum G₁(jω), welches die an die Referenzanlage 60 angeschlossene Axialkolbenmaschine 2 liefert, als Dividend durch das Frequenzspektrum G₂(jω), welches die an die Betriebsanlage 62 angeschlossene Axialkolbenmaschine 2 liefert, zum Erhalt der Übertragungsfunktion dividiert (Kasten E in 10). Die Übertragungsfunktion (Kasten F in 10) beschreibt nur das Verhältnis der beiden Frequenzspektren G₁(jω) und G₂(jω) zur Kompensation des Anlageneinflusses. Aus einer Multiplikation des Frequenzspektrums G₂(jω) mit der Übertragungsfunktion würde sich unmittelbar das Frequenzspektrum G₁(jω) errechnen lassen.For this purpose, designed as a pump axial piston machine 2 ( 3 ) alternately to the reference system 60 ( 3 ) and to the plant 62 ( 3 ) (box A in 10 ). The axial piston machine 2 be error free first. That from the pressure signals to the reference plant 60 or to the plant 62 connected axial piston machine 2 determined transmission behavior (box B in 10 ) is determined by means of FFT (Fast Fourier Transformation) (Box C in FIG 10 ) to obtain corresponding frequency spectra G ₁ (jω) and G ₂ (jω) transformed (box D in 10 ). Subsequently, the frequency spectrum G ₁ (jω), which corresponds to the reference system 60 connected axial piston machine 2 delivers, as a dividend through the frequency spectrum G ₂ (jω), which the to the plant 62 connected axial piston machine 2 to divide the transfer function (box E in 10 ). The transfer function (box F in 10 ) describes only the ratio of the two frequency spectrums G ₁ (jω) and G ₂ (jω) to compensate for the influence of the system. From a multiplication of the frequency spectrum G ₂ (jω) with the transfer function, the frequency spectrum G ₁ (jω) would be calculated directly.

11 zeigt schematisch die Rückrechnung des Drucksignals der an eine weitere beliebige Betriebsanlage 64 (3) angeschlossenen, nun fehlerbehafteten Axialkolbenmaschine 2. Um eine Fehlererkennung an der an die Betriebsanlage 64 angeschlossenen, fehlerbehafteten Axialkolbenmaschine 2 durchzuführen, ist der Einfluss der Betriebsanlage 64 in Anwendung der Übertragungsfunktion nach 10 zu kompensieren. Dazu wird das Frequenzspektrum G₃(jω) (Kasten G in 11), welches die an die Betriebsanlage 64 angeschlossene, fehlerbehaftete Axialkolbenmaschine 2 liefert, mit der Übertragungsfunktion nach 10 multipliziert (Kasten H in 11). Die Multiplikation liefert ein Frequenzspektrum G₄(jω), welches der fehlerbehafteten Axialkolbenmaschine 2 entspricht (Kasten I in 12), als wäre die fehlerbehaftete Axialkolbenmaschine 2 an die Referenzanlage 60 angeschlossen gewesen. Das Frequenzspektrum G₄(jω) unterscheidet sich somit lediglich durch den Fehler in der fehlerbehafteten Axialkolbenmaschine 2 von dem Frequenzspektrum G₁(jω) der fehlerfreien Axialkolbenmaschine 2 (Kasten J in 12). Ein in 12 schematisch gezeigter Vergleich der Frequenzspektren G₄(jω) und G₁(jω) ist somit aus dem Verhältnis der jeweiligen Druckpegel (13) besonders einfach durchführbar. 11 schematically shows the recalculation of the pressure signal to another arbitrary plant 64 ( 3 ), now faulty axial piston machine 2 , To a fault detection on the to the operating system 64 connected, faulty axial piston machine 2 is the influence of the plant 64 in application of the transfer function 10 to compensate. For this purpose, the frequency spectrum G ₃ (jω) (box G in 11 ), which to the plant 64 connected, faulty axial piston machine 2 returns with the transfer function 10 multiplied (box H in 11 ). The multiplication provides a frequency spectrum G ₄ (jω), which is the faulty axial piston machine 2 corresponds (box I in 12 ), as if the faulty axial piston machine 2 to the reference plant 60 been connected. The frequency spectrum G ₄ (jω) thus differs only by the error in the faulty axial piston machine 2 from the frequency spectrum G ₁ (jω) of the error-free axial piston machine 2 (Box J in 12 ). An in 12 schematically shown comparison of the frequency spectra G ₄ (jω) and G ₁ (jω) is thus from the ratio of the respective pressure level ( 13 ) particularly easy to carry out.

13 zeigt die durch den Fehler in der fehlerbehafteten Axialkolbenmaschine 2 (3) hervorgerufenen Veränderungen und die Unterscheidbarkeit zwischen dem fehlerfreien (mit Quadraten gekennzeichneter Graph) und dem fehlerbehafteten Zustand (mit Sternchen und Dreiecken gekennzeichnete Graphen) der an die Referenzanlage 60 angeschlossenen Axialkolbenmaschine 2. 13 shows by the error in the faulty axial piston machine 2 ( 3 ) and the distinctness between the error-free (squares-indicated graph) and the error-prone state (graphs marked with asterisks and triangles) of the reference plant 60 connected axial piston machine 2 ,

Dabei unterscheiden sich die in 13 mit Dreiecken und mit Sternchen gekennzeichneten Graphen dadurch, dass der mit Sternchen gekennzeichnete Graph durch Messung der Drucksignale der an die Referenzanlage 60 angeschlossenen, fehlerbehafteten Axialkolbenmaschine 2 ermittelt wurde. Im Gegensatz dazu wurde der mit Dreiecken gekennzeichnete Graph durch Messung der Drucksignale der an die Betriebsanlage 64 angeschlossenen, fehlerbehafteten Axialkolbenmaschine 2 ermittelt und in Anwendung der Übertragungsfunktion nach 10 zur Kompensation des Einflusses der Betriebsanlage 64 auf die Referenzanlage 60 umgerechnet (11).Here are the differences in 13 characterized by triangles and asterisks characterized in that the graph marked with an asterisk by measuring the pressure signals to the reference system 60 connected, faulty axial piston machine 2 was determined. In contrast, the graph marked with triangles was measured by measuring the pressure signals to the plant 64 connected, faulty axial piston machine 2 determined and in application of the transfer function after 10 to compensate for the influence of the plant 64 to the reference plant 60 converted ( 11 ).

Mit dem Verfahren kann also eine Schwingungsanalyse an einer bestimmten Maschine bei konstantem Betriebszustand beispielsweise hinsichtlich der Drehzahl und/oder des Druckes des durch von der Maschine geförderten Fluids in verschiedenen Anlagen durchgeführt und der Verschleißzustand des Maschine festgestellt werden.With The method can thus be a vibration analysis of a particular Machine in constant operating condition, for example in terms the speed and / or pressure of the pumped by the machine Fluids performed in different facilities and the state of wear be determined of the machine.

Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, insbesondere nicht auf eine als Axialkolbenmaschine und/oder als Pumpe ausgebildete Maschine, beschränkt. Alle vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar.The Invention is not limited to the embodiment shown in the drawing, in particular not to an axial piston machine and / or as Pump trained machine, limited. All described above and features shown in the drawing are arbitrary with each other combined.

Claims

Method for vibration analysis on a machine ( 2 ), in particular on a piston engine ( 2 ), with an on the at any plant ( 62 ) connected machine ( 2 ) is converted in a current machine state with a transfer function into a vibration behavior, which is the reference to a reference system ( 60 ) connected machine ( 2 ) in the current machine state and wherein the transfer function as a quotient of the vibration behavior of the reference system ( 60 ) connected machine ( 2 ) in one of the machine output states and a vibration behavior of any other operating system ( 64 ) connected machine ( 2 ) is formed in the machine output state in order to determine the vibration behavior of the reference system ( 60 ) connected machine ( 2 ) in the current state with the vibration behavior of the reference system ( 60 ) connected machine ( 2 ) in the machine output state.

A method according to claim 1, characterized in that the vibration behavior of a on the machine ( 2 ) and / or at the plant ( 62 . 64 ) or reference plant ( 60 ) measured vibration signal is determined.

A method according to claim 2, characterized in that the vibration signal by means of fast Fourier transformation in a the vibration behavior characteristic frequency spectrum is converted.

Method according to claim 3, characterized that the transfer function determined from local maxima of the corresponding frequency spectra becomes.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the vibration signal during an operating state of the machine ( 2 ), wherein a speed of the machine ( 2 ) and / or a pressure and / or a viscosity of a machine designed as a pump ( 2 ) are kept constant to be pumped fluid.

A method according to claim 5, characterized in that the operating state of one to the machine ( 2 ) connected control unit ( 82 ) by controlling the machine ( 2 ) or one the machine ( 2 ) driving engine ( 48 ) is set.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the vibration behavior of the reference plant ( 60 ) or the plant ( 62 . 64 ) connected machine ( 2 ) with the vibration behavior of another to the reference installation ( 60 ) or the plant ( 62 . 64 ) connected machine ( 2 ) of the same type is compared by means of a machine-specific transfer function.

Method for vibration analysis on a machine ( 2 ), in particular on a piston engine ( 2 ), one of which is attached to a 60 . 62 . 64 ) connected machine ( 2 ) is converted in a current machine state with a transfer function into a vibration behavior, which one of the system ( 60 . 62 . 64 ) connected reference machine ( 2 ) in the current machine state and where the transfer function is a quotient of the vibration behavior of the system ( 60 . 62 . 64 ) connected reference machine ( 2 ) in a machine output state and a vibration behavior of a to the plant ( 60 . 62 . 64 ), another machine ( 2 ) of the same type is formed in the machine output state in order to determine the vibration behavior of the system ( 60 . 62 . 64 ) connected reference machine ( 2 ) in the current state with the vibration behavior of the system ( 60 . 62 . 64 ) connected reference machine ( 2 ) in the machine output state.

Contraption ( 72 ) for vibration analysis on a machine ( 2 ), in particular on a piston engine ( 2 ), with a registration unit ( 74 ) for detecting a vibration signal, with a processing unit ( 78 ) for determining a frequency spectrum from the oscillation signal and for multiplying the frequency spectrum by a predetermined transfer function, with an evaluation unit ( 80 ) for evaluating the vibration behavior of the machine ( 2 ), and with a control unit ( 82 ), which is adapted to the machine ( 2 ) to set a predetermined operating state.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the detection unit ( 74 ) into the machine ( 2 ) and / or with one to the machine ( 2 ) connectable plant ( 62 . 64 ) or reference plant ( 60 ) can be coupled.

Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the detection unit ( 74 ) is designed for measuring pressure pulsations and / or for receiving structure-borne sound signals.

Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the detection unit ( 74 ) comprises a, in particular piezoresistive, pressure sensor for measuring pressure pulsations.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the pressure sensor via a connection adapter ( 76 ) on the secondary side to the machine ( 2 ) is connectable.

Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the detection unit ( 74 ) comprises a sound transducer for receiving and converting structure-borne sound signals.

Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that the control unit ( 82 ) for setting the operating state on the machine ( 2 ) with this or with one the machine ( 2 ) driving engine ( 48 ) is electrically conductively connected.

Device according to one of claims 9 to 15, characterized in that the control unit ( 82 ) is adapted to the operating state of the machine ( 2 ) with regard to a rotational speed of the machine ( 2 ) and / or a pressure of a machine formed by the pump ( 2 ) to adjust the transported fluid.

Digital storage medium with electronically readable Control signals, which with a programmable computer or digital signal processor that can cooperate according to a method one of the claims 1 to 7 or 8 is executed.

Computer program with program code means for performing a Method according to one of the claims 1 to 7 or 8, if the computer program in a computer or a digital signal processor is executed.

Computer program with program code means for carrying out all Steps according to one of the claims 1 to 7 or 8, if the computer program on a machine-readable carrier is stored.

Computer program product with on machine readable disk stored program code means for performing a method according to one of the claims 1 to 7 or 8, if the computer program product in a computer or a digital signal processor is executed.