DE19823638A1

DE19823638A1 - Datenerfassung und Datenverarbeitung von Maschinenschwingungen zur Durchführung von Zustandsdiagnosen

Info

Publication number: DE19823638A1
Application number: DE1998123638
Authority: DE
Inventors: Peter Renner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Erfassung und Verarbeitung von Daten der Maschinenschwingungen zur Durchführung der Schwingungsanalyse. Ein Beispiel für die Anwendung ist die Schwingungsanalyse bei großen Turbinen und Verdichtern. Diese Maschinen besitzen Rotore (Turbinenwellen). Diese Wellen müssen betriebsmäßig mit einer sehr hohen Präzision rundlaufen. Abweichungen vom Rundlauf bedeuten Betriebsstörungen. Diese können mit Hilfe der Schwingungsanalyse untersucht werden. Schwingungsanalysen werden auch in anderen Zusammenhängen an Maschinen und Einrichtungen durchgeführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Erfassung und Verarbeitung von Daten der Maschinenschwingungen zur Durchführung der Schwingungsanalyse. Ein Beispiel für die Anwendung ist die Schwingungsanalyse bei grossen Turbinen und Verdichtern. Diese Maschinen besitzen Rotore (Turbinenwellen). Diese Wellen müssen betriebsmässig mit einer sehr hohen Präzision rundlaufen. Abweichungen vom Rundlauf bedeuten Betriebsstörungen. Diese können mit Hilfe der Schwingungsanalyse untersucht werden. Schwingungsanalysen werden auch in anderen Zusammenhängen an Maschinen und Einrichtungen durchgeführt. Mit Hilfe der Schwingungsanalyse ist es möglich, die Ursache einer Störung festzustellen. Somit gibt die Schwingungsanalyse auch Auskunft darüber, ob die Maschine sofort stillgesetzt werden muss, oder ob sie noch eine zeitlang im Betrieb bleiben kann.

Es ist bei den herkömmlichen Lösungen nachteilig, dass zur Durchführung der Schwingungsanalyse vielfach ein betriebsfremder Fachmann hinzugezogen werden muss, der das Equipment zur Durchführung der Schwingungsanalyse installiert. Diese Installation, verbunden mit umfangreichen Abgleicharbeiten, ist aufwendig. Daher wird sie oft zu spät durchgeführt, und zwar erst dann, wenn eine massive Betriebsstörung bereits eingetreten ist. Eine Betriebsunterbrechung verbunden mit hohen Kosten ist dann unvermeidlich.

Ein weiterer Mangel bei solchen sporadischen Analysen wird darin gesehen, dass nur ein Momentan-Zustand erkannt wird. Damit ist es nicht möglich, die Entwicklung eines Schadens, der meist nicht plötzlich auftritt, zu erkennen. Dadurch sind wünschenswerte Präventiv-Massnahmen nicht möglich, die die Verfügbarkeit solcher Anlagen deutlich erhöhen würden, um schwere Schäden zu vermieden.

Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Lösungen wird darin gesehen, dass im Falle einer Abschaltung der Maschine durch eine Überhöhung von Schwingungs- Amplituden, die Ursache für die Abschaltung nicht zu ermitteln ist, da zum Zeitpunkt des Auftretens der Betriebsstörung Daten für eine Schwingungsanalyse nicht vorliegen. Es ist nur möglich, eine Analyse zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen. Dann kann die Ursache für die Abschaltung u. U. nicht mehr ermittelt werden, da die Störung nur sporadisch auftritt. Ausserdem ist damit eine Gefährdung der Anlage verbunden, da ein Wiedereinschalten ohne Analyse der Schwingungen sehr risikoreich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor geschilderten Nachteile zu beseitigen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Daten die für eine Schwingungsanalyse erforderlich sind, ständig während der Laufzeit der Maschine betriebsmässig erfasst, verdichtet und archiviert werden.

Dadurch, dass man die Daten ständig erfasst und speichert, erreicht man, dass zu jeder Zeit eine Schwingungsanalyse durchgeführt werden kann, so dass im Falle einer Betriebsstörung die Ursache der Störung analysiert werden kann. Durch die Verdichtung der Daten erreicht man eine Eindämmung der Datenflut und eine Verringerung des Aufwandes für die nachfolgende Speicherung. Durch die Archivierung der Daten erreicht man, dass Schwingungsanalysen zurückliegender Laufzeiten der Maschine verfügbar sind, wodurch Veränderungen des Maschinenzustandes analysiert werden können.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann man die Verdichtung der Daten in Form einer Berechnung der Frequenzspektren auslegen. Die Frequenzspektren werden zur Schwingungsanalyse benötigt.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die Frequenzspektren weiter verdichtet werden, indem man nur noch die Peaks der Frequenzspektren als Frequenz- und Amplitudenwerte speichert. Für die Beurteilung des Maschinenzustandes sind gerade die Amplituden- und Frequenzwerte der Peaks relevant.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die einzelnen Frequenzspektren durch Mittelwertbildung weiter verdichtet werden. Die Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Frequenzspektren, die zu einer Mittelung gehören, umso grösser werden je älter die Daten sind.

Nun verfügt man mit einem vertretbaren Aufwand über die Geschichte des Schwingungsverhaltens. Dies ist so wichtig, weil im Laufe der Betriebszeit sich die Analysewerte kontinuierlich verschlechtern. Dies ist üblicherweise bedingt durch Verschleiß, Verschmutzung und Alterung. Durch die kontinuierliche Auswertung der Analysedaten wird es nun möglich, zustandsorientierte Instandshaltungsprogramme durchzuführen. Dies reduziert die Instanthaltungskosten, vermeidet schwere Betriebsstörungen und erhöht die Verfügbarkeit der Anlagen.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die diskreten Frequenzspektren und die gemittelten Frequenzspektren mit Zeitmarkierungen (Datum und Uhrzeit) versehen. Nun können diese Daten zeitlich zugeordnet werden und mit anderen Messwerten wie Drücke, Temperaturen, Durchflüsse, Drehzahlen . . ., die ebenfalls mit Zeitmarkierungen versehen sind, in Bezug gesetzt werden. Dadurch werden noch besser abgesicherte Maschinendiagnosen ermöglicht.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird es dem Bedienungspersonal ermöglicht, jederzeit auf die gespeicherten Daten den neuesten und den älterer Analysedaten zuzugreifen, um sich jederzeit bei laufender Maschine über den Maschinenzustand zu informieren. Dies geschieht dadurch, dass die erfindungsgemässe Einrichtung mit einer Standardschnittstelle versehen ist zum Datenaustausch mit einem PC. Dadurch sind die Daten auf einem PC verfügbar und können in geeigneter Form zur Maschinendiagnose auf einem Bildschirm dargestellt werden.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist eine Komparatoreinrichtung vorgesehen, die aktuelle Daten mit älteren Daten automatisch vergleicht. Stellt die Komparatoreinrichtung eine Abweichung fest, so kann das Bedienungspersonal gewarnt werden. Bei grossen Abweichungen können Schaltsignale erzeugt werden, die zur Abschaltung der Maschine genutzt werden können.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die beschriebene Datenverarbeitungsanlage mit einem Modem versehen. Dadurch können die Daten per Telefon transferiert werden, wodurch externe Fachleute auf eine einfache Weise zur Maschinendiagnose herangezogen werden können.

Claims

1. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten, die zur Durchführung der Schwingungsanalyse erforderlich sind, betriebsmässig während der Laufzeit der Maschine andauernd erfasst, verdichtet und archiviert werden.

2. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Frequenzspektren dauernd berechnet und in einem Ringspeicher gespeichert werden.

3. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die störungsrelevanten Peaks der errechneten Frequenzspektren als Frequenz- und Amplitudenwerte dauernd gespeichert werden.

4. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittelwerte aus den erfassten Frequenzspektren gebildet und gespeichert werden.

5. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Frequenzspektren, die zu einer Mittelung gehören, umso grösser werden, je älter die Daten sind.

6. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Frequenzspektren mit Zeitmarkierungen versehen werden und die Frequenzspektren mit ihren Zeitmarkierungen (Echtzeiterfassung) gespeichert werden.

7. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzspektren zeitsynchron mit anderen Mess- und Betriebsdaten der Anlage gespeichert werden.

8. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein ständiger Zugriff des Bedienungspersonals auf die gespeicherten Daten möglich ist.

9. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komparatoreinrichtung die aktuellen Daten mit älteren Daten automatisch vergleicht und im Falle von Abweichungen das Bedienungspersonal warnt und Schaltsignale produziert, die zur Abschaltung der Anlage genutzt werden können.

10. Einrichtung zur Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinenschwingungen, bei denen die Schwingungen mit Aufnehmern erfasst werden nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Daten weltweit per Ferndatenübertragung transferiert werden können.