WO2008012150A1 - Verfahren zur ermittlung einer aussage über einen zustand einer turbomolekularpumpe sowie eine turbomolekularpumpe - Google Patents

Verfahren zur ermittlung einer aussage über einen zustand einer turbomolekularpumpe sowie eine turbomolekularpumpe Download PDF

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WO2008012150A1
WO2008012150A1 PCT/EP2007/056248 EP2007056248W WO2008012150A1 WO 2008012150 A1 WO2008012150 A1 WO 2008012150A1 EP 2007056248 W EP2007056248 W EP 2007056248W WO 2008012150 A1 WO2008012150 A1 WO 2008012150A1
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WO
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turbomolecular pump
evaluation device
vibration
limit value
frequency
Prior art date
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PCT/EP2007/056248
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Götze
Reiner HÖLZER
Christian Harig
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Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh
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Publication date
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Priority to EP07765561A priority patent/EP2044331B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/668—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps damping or preventing mechanical vibrations

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a statement about a state of a turbomolecular pump and a turbomolecular pump.
  • Turbomolecular pumps for generating high vacuum have snow! rotating pump shafts, which are usually stored in ball or plain bearings. Due to the high mechanical load of the bearings and other mechanical components of turbomolecular pumps, a sudden failure of the turbomolecular pump due to mechanical damage may occur. The failure of turbomolecular pumps sometimes occurs spontaneously and unpredictably. Due to the high requirements, the operating time of such turbomolecular pumps is very different, so that a failure of the turbomolecular pump through regular service intervals can be difficult to avoid, or the service intervals must be carried out in extremely short time intervals. The failure of a turbomolecular pump, which is operated for example in a clean room, often results in a production interruption. Furthermore, a bearing damage often leads to blocking of the shaft.
  • the analysis device has a vibration pickup and an evaluation device.
  • the vibration sensor is connected to the turbo-oscular pump.
  • the recorded vibration spectrum is displayed by means of the evaluation device, for example in a diagram.
  • the person skilled in the art recognizes whether damage to mechanical components, in particular of the bearings, is present, and thus shortly a failure of the pump is to be expected.
  • turbomolecular pumps in which, for example, a bearing has a high degree of wear, not only individual spectral lines are pronounced, but a broadband increase in the vibration values can be recognized.
  • the verification of turbomolecular pumps thus requires a complex on-site measurement by a specialist. In order to avoid a Totaiausfall this must be done in short, regular intervals. Despite such a test service, there are now and then total failures of turbomolecular pumps, which can lead to considerable consequential damage.
  • the object of the invention is to report an occurrence of total failures of a turbomolecular pump and in particular to reduce the personnel expenditure for checking.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 or a turbomotive pump according to claim 13.
  • a vibration sensor which is connected to the Turbomoiekularpumpe, at least at one frequency Schwingungsver- iauf determined.
  • the vibration sensor is in particular constantly connected to the turbomolecular pump, in which case in particular a mechanical Connection to the turbomolecular pump components to be monitored, in particular the bearings, takes place.
  • the at least one vibration profile determined by the vibration pick-up is transmitted to an evaluation device, which is also preferably stationary and is connected directly to the turbomolecular pump.
  • the evaluation device is integrated in the turbomolecular pump, for example arranged in the existing control of the turbomolecular pump.
  • the evaluation device has a filter, which is in particular a tunable filter on. At the filter, a frequency is set, or is at a frequency. In this way, an associated oscillation amplitude can be determined.
  • the tuning of the filter is done by setting different frequencies.
  • the at least one specific oscillation amplitude is compared in the evaluation device with one or more limit values.
  • the limit values are, for example, values determined by means of a standard vibration course of a pump with undamaged components.
  • the limit values are determined empirically or are based on empirically determined values and stored in a memory element of the evaluation device. As soon as a limit value is exceeded, the evaluation device outputs a warning signal. Possibly. the output of a warning signal takes place only after multiple exceeding of the limit value, or after exceeding the limit value for a given longer period of time.
  • a variable frequency filter is used as filter in the method according to the invention.
  • this is an integrated frequency filter circuit.
  • an integrated frequency filter circuit is a cost-effective component.
  • switching capacitor filter preferably so-called “switched capacitor filter” are used, which are industrially produced as highly integrated semiconductor integrated circuit (IC) available and in the literature, for example "Semiconductor Circuit Technology; LJ Tietze, Ch. Schenk” are described.
  • the frequency-determining filter time constant "T" is not defined by R * C, but by C / (Cs * fs). It is particularly advantageous that the capacitor switching frequency fs at Cs is simple, precise and variable to produce by ichebiiche micro-controller circuits. Furthermore, in integrated semiconductor circuits, capacitances are very easy to manufacture. In the described principle, the absolute size of the capacitor does not go into the determination of T, but only the ratio, which comes very close to the realization as an integrated circuit.
  • Suitable Switched Capacitor Filter ICs are available from several manufacturers, including:
  • the filter characteristics can be additionally influenced, if necessary, to produce e.g. to achieve steeper flanks or higher attenuations.
  • the use of the existing microprocessor of the turbomolecular pump in addition to the use of the integrated frequency filter circuit, the use of the existing microprocessor of the turbomolecular pump.
  • each turbomolecular pump is in particular for drive control and monitoring a microprocessor available.
  • the computing capacity of the existing microprocessor is almost exhausted. Due to the use according to the invention of the integrated frequency filter circuit, the load of the internal microprocessor of the turbomolecular pump for carrying out the analysis, which is in particular an FFT analysis, is reduced.
  • the method of discrete frequency analysis described here loads a typical microprocessor typically used for turbomolecular pumps with about 1% of the resources and requires almost no real-time capability. This has the advantage that the microprocessor bzgi, the vibration detection can be interrupted arbitrarily in favor of high-priority tasks, without affecting the measurement appreciable.
  • a significant advantage of the method according to the invention using an integrated frequency filter circuit in conjunction with the already existing in the turbomolecule pump microprocessor is that by exploiting the remaining residual power of the microprocessor, in conjunction with the low-cost integrated frequency filter - Circuit with low additional costs and a very compact design an on ⁇ line-failure prediction is possible.
  • the or, the limit values can be determined not only on the basis of a standard waveform of an undamaged pump, but also individually for each pump or at least each type of pump immediately after production or commissioning.
  • a determination of the vibration rates at predetermined frequencies takes place at predetermined time intervals.
  • vibration frequencies are determined in each case at the same frequencies, so that a comparison of the vibration amplitudes or of the total value determined from the vibration amplitudes can take place. It is thus possible to detect an amplitude change of individual amplitudes or a change of the total value. It can then be considered as a limit instead of or in addition to an absolute value and the temporal change, For example, it is possible to generate a warning signal even if the predetermined limit is not exceeded, but a rapid increase of individual amplitudes or the total value is detected.
  • the addition of several amplitude values ensures that a single increase in a value, which may occur randomly or on the basis of singular condition changes, does not lead to the triggering of a warning signal. Since a large number of individual signal values increases before the failure of a mechanical component, for example as a result of the increase in the bearing clearance, the difference between the integrated / accumulated value of several oscillation amplitudes of an undamaged pump is large compared with the value of a damaged pump. By adding the oscillation amplitudes, it can be ensured with high probability that a warning signal is actually output only when service is required. Likewise, it can be ensured that an exceeding of a limit value is determined early, so that sufficient time remains to perform the service or possibly to replace the pump.
  • the vibration sensor and the evaluation device are permanently connected to the turbomolecular pump, so that all the turbomolecular pumps that are to be monitored have a corresponding vibration sensor and an evaluation device.
  • the determination of the amplitudes can thus be continuous or at least at short time intervals. No service staff is required for this, as this can be done automatically.
  • the output of the warning signal preferably takes place via remote data transmission to a service device.
  • the use of the processor present in the turbomolecular pump can preferably take place. This is possible because no large computing power is required to carry out the method according to the invention. Since the effort for carrying out the method according to the invention is low, the required calculations can be taken over by the existing microcontroller.
  • the method according to the invention can thus be inexpensively implemented in existing turbomolecular pumps in a simple manner. Also, a fast processing of the monitoring data is not required because immediate reaction is not necessary. This is due to the fact that in the inventive method, a failure occurring in the future is detected early and thus an immediate reaction is not required.
  • the required computing power and the required storage capacity is considerably lower than in known FFT methods used for checking ,
  • the analysis principle preferably used according to the invention does not apply an FFT analysis (fast Fourier transformation), but rather determines the amplitude for each measured frequency range, ie each frequency to be analyzed individually (discretely).
  • FFT fast Fourier transformation
  • the corresponding data acquisition indeed requires much! Time, which, as stated above, is not detrimental to the practice of the invention.
  • the FFT the signal to be examined is recorded in the time domain and converted into a frequency spectrum by the rule of the FFT. With appropriate computing power, this is very fast, but is not in demand here.
  • the turbomolecular pump can thus be monitored oniine according to the invention.
  • This has the advantage that regular, short-term analysis work by a specialist does not have to take place. The need for personnel to carry out the analysis work is thus significantly reduced. Rather, it is possible on the basis of GnSineuberwachung invention that as soon as a warning signal is received by the monitoring device, a specialist performs the maintenance of the pump. This can be done an exchange of individual pump components, as well as individual bearings. Possibly. It is also possible to replace the entire turbomolecule trap, so that the damaged turbomolecular pump can be repaired if necessary subsequently.
  • turbomolecular pump it may be necessary to switch off the turbomolecular pump. This may be necessary depending on the application, for example in critical production situations. Also, a shutdown may be required depending on a second, possibly higher limit. If a second limit value is exceeded, it is to be feared that the turbomolecular pump will soon fail and that the required replacement can not be carried out in good time. This can be done automatically if necessary. As a result, the occurrence of Totaiausfalls, as well as the resulting consequential damage avoided.
  • the critical frequency range can be determined empirically depending on the pump.
  • the critical frequency range is in the range of 0.3 to 50 times the rotational frequency, in particular 8 to 16 times.
  • turbomolecular pump parameters and / or consideration of the ambient conditions preferably additionally take place.
  • the operating temperature, the operating time, the number of start cycles, the stand-by cycles and the load cycles, as well as the load condition can be taken into account.
  • the transmission of a control signal to the service device preferably takes place at regular time intervals.
  • the transmission of the KotroSIsignaSs also preferably takes place via remote data transmission, so that the Kontroüsignale be transmitted online.
  • it can be checked by the monitoring device whether the evaluation device operates reliably. Failure of the evaluation could be determined unmitteibar.
  • the value determined by integration can be transmitted by the control signal. This allows the monitoring device to check whether the transmitted value is plausible. Usually, the total value would need to increase over time due to wear and tear.
  • the monitoring device can check the plausibility of the transmitted values. Such a plausibility check can also be carried out directly in the evaluation device.
  • the invention relates to a turbomolecular pump, which is modified according to the invention so that it is suitable for carrying out the method described above.
  • the turbomolecular pump has in a housing on a pumping device, which in particular has fast rotating shafts and corresponding bearings.
  • a vibration sensor is mechanically connected.
  • the vibration sensor can also be mechanically connected to a plurality of components to be monitored.
  • the vibration sensor is a part of the turbomolecular pump and, in particular, disposed within the housing of the turbomolecular pump. This has the advantage that a good mechanical connection with the components to be monitored is possible.
  • the turbomolecular pump has an evaluation device that is electrically connected to the vibration sensor.
  • the evaluation device is preferably integrated into an existing control device of the turbomolecular pump.
  • the evaluation device uses existing components of the controller, such as the microprocessor and / or the memory,
  • the evaluation device has a filter to which a frequency is applied. This makes it possible to filter out an associated oscillation amplitude in order to compare it with a limit value as described above with reference to the method.
  • the filter is tunable by concerns of different frequencies.
  • the evaluation device is connected to an output device for outputting a warning signal.
  • a warning sign! is generated when a limit value is exceeded, wherein the limit value is effected by a comparison of the signals emitted by the vibration sensor with comparison values stored in particular in the evaluation device.
  • the output device is preferably an interface for transmitting the warning signal, in particular by means of data transmission, to a monitoring device.
  • To monitor the turbomolecular pump it is thus not necessary for an external monitoring device to be connected to the turbomolecular pump and for a person skilled in the art to carry out a monitoring. Rather, online monitoring can be carried out easily. In this way, the occurring defects ⁇ th of total losses, and the thus caused damages, ver ⁇ avoided.
  • the evaluation device preferably has a microprocessor and / or a memory element.
  • the components present in the control of the turbomolecular pump are used. As a result, the cost can be significantly reduced.
  • an integrated frequency filter circuit is used as filter, which, as described above with reference to the method, is preferably configured, further preferably a benefit of in the Turbomoieku- larpumpe especially for drive control and monitoring existing microprocessor, as described above with reference to the method.
  • a determination device can additionally be provided. With the help of the determination device, which is in particular part of the evaluation device, the turbomolecular pump parameters or the environmental conditions in the output of the warning signal can be taken into account.
  • an adaptation of the limit values can take place by means of a limit value adaptation device integrated in the evaluation device.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a recorded by a Vibrationsauf ⁇ participants vibration spectrum of a pump with an undamaged bearing and
  • FIG. 3 shows a basic illustration of a vibration spectrum of a pump with a damaged bearing taken up by a vibration pickup.
  • the schematic representation of the individual components shows a vibration sensor 10, which is mechanically connected to the monitored Turbomoiekular- pump components, in particular the bearings.
  • the vibration sensor absorbs mechanical vibrations and converts them into an electrical signal.
  • the electrical signal is supplied to the evaluation device 12.
  • the evaluation device 12 has an amplifier 14, by means of which the voltage amplitude is increased.
  • An amplifier 14 is connected to a frequency filter 16, which is in particular an integrated frequency filter circuit.
  • the frequency filter 16 can be tuned by applying different frequencies. With the aid of a signal rectifier 18 adjoining the frequency filter 16, the filtered vibration signal is converted into a DC voltage signal.
  • the DC signal is converted into a digital value by the analog-to-digital converter 20 connected to the signal rectifier 18. This digital value is then processed by the microprocessor 22.
  • the microprocessor 22 is in particular the microprocessor already present for the main tasks, such as drive control and monitoring in the turbomolecular pump.
  • a memory 24 is connected to the microprocessor 22.
  • the comparison values are stored in order to compare the current vibration amplitude detected by the vibration pickup 10 and processed as described above with comparison values. If, in the comparison carried out by the microprocessor 22, it is determined that a limit value has been exceeded, the issuing of a warning signal to an output device 26 takes place.
  • the output device 26 is connected to a monitoring device 30 via remote data transmission 28.
  • the monitoring device 30 is preferably a service provider, such as a service center, and does not have to be arranged within the company in this respect.
  • the microprocessor 22 may be connected to a determination device, not shown, for determining further turbomolecular pump parameters and / or for determining environmental conditions. The corresponding parameters can be taken into account when determining the warning signal or when determining the limit value.
  • a numerical value is transmitted to the digital value-frequency converter 32 by the microprocessor 22.
  • the digital value-frequency converter 32 determines therefrom an equivalent frequency by which the filter characteristic of the filter 16 is set. It is thus possible to adapt the filter characteristic depending on the requirement profile.
  • the individual oscillation amplitudes measured at predetermined frequencies are preferably summed up by the microprocessor 22.
  • the total value obtained by the summation is then compared to one or more limit values. Then, for example, when a first limit value is exceeded, a signal! generated, on the basis of which then a service or maintenance of the turbomolecular pump is performed. For example, when a second, higher limit value is exceeded, the turbomolecular pump is preferably switched off automatically.
  • FIG. 2 shows a diagram of a vibration spectrum. This is a vibration spectrum of a satisfactorily operating turbomolecular pump, in which no bearings are damaged and also have no other mechanically relevant components damage.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Ermittiung einer Aussage über einen Zustand einer Turbomolekularpumpe sowie eine Turbomolekularpumpe werden mittels eines mit der Turbomolekuiarpumpe verbundenen Vibrationsaufnehmers (10) ein Schwingungsverlauf ermittelt. Der ermittelte Schwingungsverlauf wird an eine Auswerteeinrichtung (12) übermittelt, wobei in der Auswerteeinrichtung ( 12) mittels eines Filters (16) Schwingungsampütuden ermittelt werden, die mit Vergleichswerten verglichen werden. Bei Überschreiten eines Grenzwertes erfolgt über eine Datenfernübertragungseinrichtung (28) die Ausgabe eines Warnsignals an eine Überwachungseinrichtung (30). Durch das Verfahren ist eine Online-Überwachung von Turbomolekuiarpumpe möglich.

Description

Verfahren zur Ermittlung einer Aussage über einen Zustand einer Turbomolekularpumpe sowie eine Turbomolekularpumpe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Aussage über einen Zustand einer TurbornoiekuSarpumpe sowie eine Turbomolekularpumpe.
Turbomolekuiarpumpen zur Erzeugung von Hochvakuum weisen schnei! drehende Pumpenwellen auf, die üblicherweise in Kugel- oder Gleitlagern gelagert sind. Auf Grund der hohen mechanischen Belastung der Lager sowie anderer mechanischer Bauteile von Turbomoiekularpumpen kann ein plötzlicher Ausfall der Turbomolekularpumpe auf Grund mechanischer Beschädigungen auftreten. Der Ausfall von Turbomolekuiarpumpen tritt bisweilen spontan und unvorhersehbar auf. Auf Grund der hohen Anforderungen ist die Betriebsdauer derartiger Turbomolekuiarpumpen sehr unterschiedlich, so dass ein Ausfallen der Turbomolekularpumpe durch regelmäßige Serviceintervalle nur schwer vermieden werden kann, bzw. die Serviceintervalle in äußerst kurzen Zeitabständen durchgeführt werden müssen. Der Ausfall einer Turbomolekularpumpe, die beispielsweise in einem Reinraum betrieben wird, hat häufig eine Produktionsunterbrechung zur Folge. Ferner führt ein Lagerschaden häufig zum Blockieren der Welle. Auf Grund der großen Massenträgheit wird die Turbomolekularpumpe hierbei teilweise vollständig zerstört. Um einen Totalausfali der Turbomoiekularpumpe zu vermeiden, ist es erforderlich in kurzen, regelmäßigen Abständen eine Analyse durchzufuhren. Zur Analyse Ist es bekannt, mit Hilfe eines mobilen Analysegerätes die Turbomoiekularpumpe zu überprüfen. Das Analysegerät weist einen Vibrationsaufnehmer, sowie eine Auswerteeinrichtung auf. Der Vibrationsaufnehmer wird mit der Turbomoiekularpumpe verbunden. Das aufgenommene Vibrationsspektrum wird mittels der Auswerteeinrichtung, beispielsweise in einem Diagramm, dargestellt. Anhand der Frequenzspektrums erkennt der Fachmann, ob eine Beschädigung mechanischer Bauteile, insbesondere der Lager, vorliegt und somit in Kurze mit einem Ausfall der Pumpe zu rechnen ist. Dies liegt darin begründet, dass bei einer beschädigten Turbomoiekularpumpe, bei der beispielsweise ein Lager einen starken Verschleiß aufweist, nicht nur einzelne Spektrallinien ausgeprägt sind, sondern eine breitbandige Erhöhung der Schwingungswerte zu erkennen ist. Die Überprüfung von Turbomolekularpumpen erfordert somit eine aufwändige Messung an der Pumpe vor Ort von einem Spezialisten. Um einen Totaiausfall zu vermeiden muss dies in kurzen, regelmäßigen Abständen erfolgen. Trotz eines derartigen Prüfservices treten hin und wieder Totalausfälle von Turbomolekularpumpen auf, die zur erheblichen Folgeschäden fuhren können,
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Auftreten von Totalausfällen einer Turbomole- kularpumpe zu vermelden und insbesondere den Personalaufwand zur Überprüfung zu verringern.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Turbomoiekularpumpe gemäß Anspruch 13.
Gemäß der Erfindung erfolgt eine Ermittlung einer Aussage über einen Zustand einer Turbomoiekularpumpe. Beispielsweise kann durch eine derartige Ermittlung zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt werden, ob die Pumpe beschädigt ist. Hierdurch kann ein zukünftiges Ausfallen der Pumpe frühzeitig erkannt und somit entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels eines Vibrationsaufnehmers, der mit der Turbomoiekularpumpe verbunden ist, mindestens bei einer Frequenz ein Schwingungsver- iauf ermittelt. Hierbei ist der Vibrationsaufnehmer insbesondere ständig mit der Turbomolekuiarpumpe verbunden, wobei hierbei insbesondere eine mechanische Verbindung zu den zu überwachenden Turbomolekularpumpen-Komponenten, insbesondere den Lagern, erfolgt. Das von dem Vibrationsaufnehrner ermittelte mindestens ein Schwingungsverlauf wird an eine Auswerteeinrichtung, die vorzugsweise ebenfalls stationär ist und unmittelbar mit der TurbomoSekularpumpe verbunden ist, übermittelt. Insbesondere ist die Auswerteeinrichtung in die Turbomolekularpumpe integriert, beispielsweise in der vorhandenen Steuerung der Turbomolekularpumpe angeordnet. Die Auswerteeinrichtung weist einen Filter, bei dem es sich insbesondere um einen durchstimmbaren Filter handelt, auf. An dem Filter ist eine Frequenz eingestellt, bzw. liegt eine Frequenz an. Hierdurch kann eine zugehörige Schwingungsamplitude ermittelt werden. Das Durchstimmen des Filters erfolgt durch Einstellen unterschiedlicher Frequenzen. Die mindestens eine bestimmte Schwingungsamplitude wird in der Auswerteeinrichtung mit einem oder mehreren Grenzwerten verglichen. Bei den Grenzwerten handelt es sich beispielsweise um mittels eines Standard-Schwingungsverlauf einer Pumpe mit unbeschädigten Komponenten ermittelte Werte. Insbesondere sind die Grenzwerte empirisch ermittelt bzw. basieren auf empirisch ermittelten Werten und in einem Speicherelement der Auswerteeinrichtung hinterlegt. Sobald ein Grenzwert überschritten wird, wird von der Auswerteeinrichtung ein Warnsignal ausgegeben. Ggf. erfolgt die Ausgabe eines Warnsignals erst nach mehrfacher Überschreitung des Grenzwertes, bzw. nach Überschreitung des Grenzwertes für einen vorgegebenen längeren Zeitraum.
In besonders bevorzugter Ausführungsform wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Filter ein veränderbarer Frequenz-Filter verwendet. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen integrierten Frequenz-Filter-Schaltkreis. Bei einem derartig integrierten Frequenz-Filter-Schaltkreis handelt es sich um ein kostengünstiges Bauteil, Als durchstimmbare Filter werden vorzugsweise sogenannte "Switched Capacitor Filter" eingesetzt, die als hochintegrierte Halbleiter- Schaltkreise (Integrated Circuit) industriell hergestellt zur Verfugung stehen und in der Fachliteratur z.B. "Halbleiter-Schaltungstechnik; LJ. Tietze, Ch. Schenk" beschrieben sind. Beim Switched Capacitor Filter (SC-Filter) wird das Prinzip des aktiven Filters - aufgebaut mit Operationsverstärkern und R-C-Beschaltungen (Widerstand und Kondensator) als Integratorschaltung - angewendet, wobei die frequenzbestimmende Filterzeitkonstante "T" nicht durch R * C definiert ist, sondern durch C/(Cs*fs). Besonders vorteilhaft ist, dass die Kondensator-Umschaltfrequenz fs an Cs einfach, präzise und veränderbar durch ύbiiche Micro-Controller-Schaltungen zu erzeugen ist. Des weiteren sind in integrierten Halbleiterschaltkreisen Kapazitäten sehr gut herzustellen. Bei dem beschriebenen Prinzip geht die absolute Größe des Kondensators nicht in die Bestimmung von T ein, sondern nur das Verhältnis, was der Realisation als integrierte Schaltung sehr entgegen kommt.
Geeignete Switched Capacitor Filter - ICs werden von mehreren Herstellern angeboten, wie beispielsweise:
Fa, MAXIM : MAX 7490
Geeignet für Hochpass-, Tiefpass-, Bandpass- und Kerb-Filter
Im Frequenzbereich 1 Hz bis zu 40 kHz
und
Fa, Linear Technology: LTC1059
Geeignet für Hochpass, Tiefpass-, Bandpass- und Kerb-Filter
Im Frequenzbereich 0,1 Hz bis zu 40 kHz
Durch Kaskadierung mehrerer SC-Filter-Schaltkreise lassen sich ggf. die Filtereigenschaften zusätzlich beeinflussen, um z.B. steilere Flanken bzw. höhere Dämpfungen zu erzielen.
Besonders bevorzugt ist insbesondere, zusätzlich zu der Verwendung des integrierten Frequenz-Filter-Schaltkreises die Nutzung des bereits vorhandenen Mikroprozessors der Turbomolekularpumpe. In jeder Turbomolekularpumpe Ist insbesondere zur Antriebsteuerung und Überwachung ein Mikroprozessor vorhanden. Die Rechenkapazität des vorhandenen Mikroprozessors ist nahezu ausgelastet. Aufgrund des erfindungsgemäßen Einsatzes des integrierten Frequenz-Filter- Schaltkreises verringert sich die Belastung des internen Mikroprozessors der Turbomolekularpumpe für die Durchführung der Analyse, bei der es sich insbesondere um eine FFT-Analyse handelt. Wenngleich die vollständige Aufnahme eines Schwingungsverlaufs relativ lange Zeit von mehreren Minuten oder gar Stunden in Anspruch nehmen kann, ist dies für die Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nachteilig, da TurbomoJekuiarpumpen üblicherweise über längere Zeiträume, insbesondere Monate oder Jahre ohne Unterbrechung betrieben werden und daher für eine Frühausfaüerkennung eine Zeitspanne von einigen Tagen ausreichend ist.
Die hier beschriebene Methode der diskreten Frequenz-Analyse belastet einen typischen Mikroprozessor, wie er für Turbomolekularpumpen typischerweise zum Einsatz gelangt, mit etwa 1 % der Ressourcen und erfordert fast keine Echtzeitfähigkeit. Dies hat den Vorteil, dass der Mikroprozessor bzgi, der Schwingungs- Erfassung beliebig zugunsten hochpriorer Aufgaben unterbrochen werden kann, ohne die Messung nennenswert zu beeinflussen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines integrierten Frequenz-Filter-Schaltkreises in Verbindung mit dem in der Turbomolekuiarpumpe bereits vorhandenen Mikroprozessor besteht darin, dass durch die Ausnutzung der noch vorhandenen Rest-Leistungsfähigkeit des Mikroprozessors, in Verbindung mit dem preisgünstigen integrierten Frequenz-Filter- Schaltkreis mit geringen Zusatzkosten und bei sehr kompakter Bauform eine On¬ line-Ausfallvorhersage möglich ist.
Der bzw, die Grenzwerte können nicht nur anhand eines Standard- Schwingungsverlaufs einer unbeschädigten Pumpe, sondern auch individuell für jede Pumpe oder zumindest jedem Pumpentyp unmittelbar nach der Fertigung oder bei Inbetriebnahme ermittelt werden.
Besonders bevorzugt ist es bei mehreren Frequenzen die Schwingungsamplituden zu messen. Dies erfolgt vorzugsweise mittels des Filters, an den unterschiedliche Frequenzen angelegt werden. Die Schwingungsampiituden werden sodann vorzugsweise anschließend zusammengefasst, insbesondere addiert. Der insbesondere durch Addition ermittelte Gesamtwert wird sodann vorzugsweise unmittelbar mit dem Grenzwert verglichen.
Insbesondere erfolgt in vorgegebenen zeitlichen Abständen eine Bestimmung der Schwingungsampiituden bei vorgegebenen Frequenzen. Hierbei werden die Schwingungsamplttuden bei jedem Prüfvorgang jeweils zu den selben Frequenzen ermittelt, so dass ein Vergleich der Schwingungsamplituden bzw. des aus den Schwingungsamplituden ermittelten Gesamtwertes erfolgen kann. Es ist somit möglich, eine Amplitudenänderung einzelner Amplituden oder eine Änderung des Gesamtwertes festzustellen. Es kann sodann als Grenzwert anstatt oder zusätzlich zu einem Absolutwert auch die zeitliche Änderung berücksichtigt werden, So ist es beispielsweise möglich, ein Warnsignal auch dann zu erzeugen, wenn der vorgegebene Grenzwert zwar noch nicht überschritten ist, jedoch ein schneller Anstieg einzelner Amplituden oder des Gesamtwertes detektiert wird.
Durch die Addition mehrerer Amplitudenwerte ist sichergestellt, dass nicht eine einzelne ggf. zufällig oder auf Grund singulärer Bedingungsänderungen auftretender Erhöhung eines Wertes zum Auslösen eines Warnsignals fuhrt. Da sich vor dem Ausfall eines mechanischen Bauteils, beispielsweise durch die Vergrößerung des Lagerspiels, eine Vielzahl einzelner Signalwerte vergrößert, ist der Unterschied des integrierteπ/aufsummierten Wertes mehrerer Schwingungsamplitu- den einer unbeschädigten Pumpe, verglichen mit dem Wert einer beschädigten Pumpe groß. Durch das Addieren der Schwingungsamplituden kann mit hoher Wahrscheinlichkeit sichergestellt werden, dass ein Warnsignal tatsächlich nur dann ausgegeben wird, wenn ein Service erforderlich ist. Ebenso kann sichergestellt werden, dass ein Überschreiten eines Grenzwertes frühzeitig ermittelt wird, so dass ausreichend Zeit zur Durchfuhrung des Services oder ggf. zum Austausch der Pumpe verbleibt.
Erfindungsgemäß ist der Vibrationsaufnehmer und die Auswerteeinrichtung mit der Turbomolekularpumpe ständig verbunden, so dass sämtliche Turbomolekularpumpen, die überwacht werden sollen, einen entsprechenden Vibrationsaufnehmer und eine Auswerteeinrichtung aufweisen. Die Bestimmung der Amplituden kann somit kontinuierlich oder zumindest in geringen zeitlichen Abständen erfolgen. Hierzu ist kein Servicepersonal erforderlich, da dies automatisch erfolgen kann. Vorzugsweise erfolgt die Ausgabe des Warnsignais über Datenfernübertragung an eine Serviceeinrichtung.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise die Benutzung des in der Turbomolekularpumpe vorhandenen Prozessors erfolgen. Dies ist möglich, da für die Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine großen Rechenleistungen erforderlich sind. Da der Aufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gering ist, können die erforderlichen Berechnungen durch den vorhandenen Mikrokontroller mitübernommen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit auf einfache Weise in bestehende Turbomolekularpumpen kostengünstig implementierbar. Auch ist eine schnelle Verarbeitung der Uberwachungsdaten nicht erforderlich, da ein unmittelbares Reagieren nicht notwendig ist. Dies liegt darin begründet, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein in der Zukunft auftretender Ausfall frühzeitig erkannt wird und insofern ein sofortiges Reagieren nicht erforderlich ist Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die erforderliche Rechenleistung sowie die erforderliche Speicherkapazität erheblich geringer als bei bekannten zur Überprüfung verwendeten FFT-Verfahren.
Das erfindungsgemäß vorzugsweise eingesetzte Analyse-Prinzip wendet keine FFT-Ana!yse (Fast Fourier Transformation) an, sondern bestimmt die Amplitude zu jedem gemessenen Frequenzbereich, also jede zu analysierende Frequenz einzeln (diskret). Die entsprechende Datenerfassung benötigt zwar vie! Zeit, wobei dies, wie vorstehend dargelegt, zur Durchführung der Erfindung nicht nachteilig ist. Bei der FFT wird das zu untersuchende Signal im Zeitbereich er- fasst und durch die Vorschrift der FFT in ein Frequenzspektrum umgerechnet. Mit entsprechender Rechenleistung geht das sehr schnell, ist aber hier nicht gefragt.
Die Turbomolekularpumpe ist somit erfindungsgemäß oniine überwachbar. Dies hat den Vorteil, dass regelmäßige, in kurzen Zeitabständen erfolgende Anaiyse- arbeiten durch einen Spezialisten nicht erfolgen müssen. Der Personalbedarf zur Durchführung der Analysearbeiten ist somit erhebiich verringert. Vielmehr ist es auf Grund der erfindungsgemäßen GnSineuberwachung möglich, dass sobald ein Warnsignal von der Überwachungseinrichtung empfangen wird, ein Spezialist die Wartung der Pumpe vornimmt. Hierbei kann ein Austausch einzelner Pumpenbauteile, sowie einzelner Lager erfolgen. Ggf. kann auch ein Austausch der gesamten TurbomolekuSarpurnpe erfolgen, so dass die beschädigte Turbomolekularpumpe ggf. anschließend repariert werden kann. Auf Grund der Onisneuberwa- chung der Turbomolekuiarpumpe ist ein plötzlicher, unerwarteter Totalausfall vermieden, da die Überschreitung der Grenzwerte bereits vor dem Totalausfall erfolgt Die Amplitude bei einzelnen Frequenzen ändert sich beispielsweise sobald eine Beschädigung eines Lagers auftritt, wobei die Änderungen der Schwingungsamplituden erfolgt bevor das Lager ausfällt. Es verbleibt somit ausreichend Zeit eine Wartung, wie beispielsweise das Auswechseln des Lagers vorzunehmen.
Ggf, kann ein Ausschalten der Turbomolekularpumpe erforderlich sein. Dies kann in Abhängigkeit des Anwendungsfalls, beispielsweise bei kritischen Produktionssituationen erforderlich sein. Auch kann in Abhängigkeit eines zweiten, ggf. höheren Grenzwertes ein Abschalten erforderlich sein. Beim Überschreiten eines zweiten Grenzwertes ist zu befürchten, dass die Turbomolekularpumpe in Kürze ausfällt und der erforderliche Austausch nicht rechtzeitig durchgeführt werden kann. Hierbei kann das Ausschalten ggf. automatisch erfolgen. Hierdurch ist das Auftreten eines Totaiausfalls, ebenso wie die hierdurch auftretenden Folgeschäden, vermieden.
Vorzugsweise werden mehrere Frequenzen in einem kritischen Frequenzbereich gemessen. Der kritische Frequenzbereich kann je nach Pumpe empirisch ermittelt werden. Insbesondere liegt der kritische Frequenzbereich im Bereich der 0,3 bis 50-fachen Drehfrequenz, insbesondere 8 bis 16-fach. Durch Beschränken der Messungen auf einen kritischen Frequenzbereich kann ein zuverlässigerer Vergleich mit den Vergleichsweiten und damit ein zuverlässigeres Erzeugen des Warnsignals gewährleistet werden. Beispielsweise bleiben auftretende erhöhte Spektralwerte in anderen Bereichen, die bezüglich eines Services nicht relevant sind, unberücksichtigt.
Vorzugsweise erfolgt bei der Ausgabe eines Warnsignals zusätzlich die Berücksichtigung weiterer Turbomolekularpumpen -Parameter und/oder eine Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen. Beispielsweise kann die Betriebstemperatur, die Betriebsdauer, die Anzahl der Startzyklen, der Stand-By-Zyklen und der Belastungszykien, sowie auch der Belastungszustand berücksichtigt werden. Insbesondere ist es möglich in Abhängigkeit von Turbomoiekuiarpumpen - Parametern und/oder Umgebungsbedingungen eine Anpassung des Grenzwertes vorzunehmen. Es ist somit erfindungsgemäß möglich, den Grenzwert kontinuierlich anzupassen, wobei die Anpassung vorzugsweise automatisch, mit Hilfe der Auswerteeinrichtung und einer entsprechenden in der Auswerteeinrichtung gespeicherten Software erfolgt.
Vorzugsweise erfoigt neben der Übermittlung eines Warnsignals an die Überwachungseinrichtung in regelmäßigen zeitlichen Abständen die Übermittlung eines Kontrollsignals an die Serviceeinrichtung. Die Übermittlung des KotroSIsignaSs erfolgt ebenfalls vorzugsweise über Datenfernübertragungen, so dass auch die Kontroüsignale online übertragen werden. Hierdurch kann von der Überwachungseinrichtung überprüft werden, ob die Auswerteeinrichtung zuverlässig arbeitet. Ein Ausfallen der Auswerteeinrichtung könnte unmitteibar festgestellt werden. Insbesondere kann durch das Kontrollsignal der durch Integration ermittelte Wert übermittelt werden. Hierdurch kann die Überwachungseinrichtung prüfen, ob der übermittelte Wert plausibel ist. Üblicherweise müsste der Gesamtwert im Laufe der Zeit auf Grund von Abnutzungen steigen. Über einen entsprechenden Algorithmus kann die Überwachungseinrichtung die Plausibilität der übermittelten Werte überprüfen. Eine derartige Plausibilitätsüberprüfung kann auch unmittelbar in der Auswerteeinrichtung erfolgen.
Ferner betrifft die Erfindung eine Turbomolekularpumpe, die erfindungsgemäß derart modifiziert ist, dass sie zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahren geeignet ist. Die Turbomolekularpumpe weist in einem Gehäuse eine Pumpeinrichtung auf, die insbesondere schnell drehende Wellen und entsprechende Lager aufweist. Mit den zu überwachenden Turbomolekularpumpen - Komponenten, insbesondere einzelnen Lager, ist ein Vibrationsaufnehmer mechanisch verbunden. Selbstverständlich kann der Vibrationsaufnehmer mechanisch auch mit mehreren zu überwachenden Komponenten verbunden sein, Erfindungsgemäß ist der Vibrationsaufnehmer ein Teil der Turbomolekularpumpe und insbesondere innerhalb des Gehäuses der Turbomolekularpumpe angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine gute mechanische Verbindung mit den zu überwachenden Komponenten möglich ist. Ferner ist durch die Integration des Vibrationsaufnehmers in die Turbomolekularpumpe ein kontinuierliches oder zumindest häufiges Aufnehmen der Vibrationen möglich. Als Vibrationsaufnehmer können Beschleunigungsaufnehmer, Piezzo-Klopf-Sensoren, Körper-/Luftschail- Mikrophone, Abstandssensoren etc. eingesetzt werden. Ferner weist die erfindungsgemäße Turbornolekularpumpe eine Auswerteeinrichtung auf, die elektrisch mit dem Vibrationsaufnehmer verbunden ist Die Auswer- teeinrichtung ist vorzugsweise in eine vorhandene Steuereinrichtung der Turbomolekularpumpe integriert. Insbesondere nutzt die Auswerteeinrichtung vorhandene Bauteile der Steuerung, wie den Mikroprozessor und/oder den Speicher,
Vorzugsweise weist die Auswerteeinrichtung einen Filter auf, an dem eine Frequenz anliegt, Hierdurch ist es möglich eine zugehörige SchwingungsampSitude auszufiltem, um diese wie vorstehend anhand des Verfahrens beschrieben, mit einem Grenzwert zu vergleichen. Insbesondere ist der Filter durch Anliegen unterschiedlicher Frequenzen durchstimmbar.
Erfindungsgemäß ist die Auswerteeinrichtung mit einer Ausgabereinrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals verbunden. Ein Warnsigna! wird beim Überschreiten eines Grenzwertes erzeugt, wobei der Grenzwert durch einen Vergleich der vom Vibrationsaufnehmer abgegebenen Signalen mit insbesondere in der Auswerteeinrichtung gespeicherten Vergleichswerten erfolgt. Bei der Ausgabeeinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Schnittstelle, um das Warnsignal insbesondere mittels Datenübertragung an eine Überwachungseinrichtung zu übertragen.
Durch die erfindungsgemäße Integration des Vibrationsaufnehmers in die Turbomolekularpumpe sowie die unmittelbare Verbändung der Auswerteeinrichtung mit der Turbomolekularpumpe insbesondere durch Integration in die vorhandene Steuereinrichtung ist ein kontinuierliches oder zumindest häufiges Warten der Turbomolekularpumpe durch Aufnahme eines Schwingungsspektrums und eine entsprechende Auswertung des Schwingungsspektrums möglich. Zur Überwachung der Turbomolekularpumpe ist es somit nicht erforderlich, dass ein externes Überwachungsgerät mit der Turbomolekularpumpe verbunden wird und ein Fachmann eine Überwachung durchführen muss. Vielmehr kann eine Online- uberwachung auf einfache Weise durchgeführt werden. Hierdurch ist das Auftre¬ ten von Totalausfällen, sowie der hierdurch hervorgerufenen Folgeschäden, ver¬ mieden. Vorzugsweise weist die Auswerteinrichtung einen Mikroprozessor und/oder ein Speicherelement auf. Vorzugsweise werden die in der Steuerung der Turbomolekularpumpe vorhandenen Komponenten genutzt. Hierdurch können die Kosten erheblich reduziert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Turbomolekularpumpe wird als Filter ein integrierter Frequenz-Filter-Schaltkreis verwendet, der, wie vorstehend anhand des Verfahrens beschrieben, bevorzugt ausgestaltet ist, Vorzugsweise erfolgt ferner ein Nutzen des in der Turbomoieku- larpumpe insbesondere zur Antriebssteuerung und Überwachung bereits vorhandenen Mikroprozessors, wie vorstehend anhand des Verfahrens beschrieben.
Zur Bestimmung zusätzlicher Turbomolekularpumpen-Parameter und/oder zur Bestimmung von Umgebungsbedingungen kann zusätzlich eine Bestimmungsein- richtung vorgesehen sein. Mit Hilfe der Bestimmungseinrichtung, die insbesondere Bestandteil der Auswerteeinrichtung ist, können die Turbomolekularpumpen- Parameter bzw. die Umgebungsbedingungen bei der Ausgabe des Warnsignais berücksichtigt werden. Insbesondere kann eine Anpassung der Grenzwerte durch eine in die Auswerteeinrichtung integrierte Grenzwertanpassungseinrichtung erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung der einzelnen Komponenten zur Realisierung der Erfindung,
Fig. 2 eine prinzipielle Darstellung eines von einem Vibrationsauf¬ nehmer aufgenommenes Schwingungs-spektrum einer Pumpe mit einem unbeschädigten Lager und FIg, 3 eine prinzipielle Darstellung eines von einem Vibrationsaufnehmer aufgenommenes Schwingungs-spektrum einer Pumpe mit einem beschädigtem Lager.
Die schematische Darstellung der einzelnen Bauteile (Fig. 1) zeigt einen Vibrationsaufnehmer 10, der mechanisch mit den zu überwachenden Turbomoiekular- pumpen-Komponenten, insbesondere den Lagern verbunden ist. Der Vibrationsaufnehmer nimmt mechanische Schwingungen auf und wandelt diese in ein e- lektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird der Auswerteeinrichtung 12 zugeführt. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel weist die Auswerteeinrichtung 12 einen Verstärker 14 auf, durch den ein Anheben der Spannungs-Amplitude erfolgt. Ein Verstärker 14 ist an einen Frequenzfilter 16 , bei dem es sich insbesondere um einen integrierten Frequenz-Filter-Schaltkreis handelt, angeschlossen. Durch den Frequenzfilter 16 werden die einzelnen interessierenden Amplituden der elektrischen Vibrations-Signale ausgefiltert. Vorzugsweise ist der Fre- quenzfilter 16 durch Anlegen unterschiedlicher Frequenzen durchstimmbar. Mit Hilfe eines sich an den Frequenzfilter 16 anschließenden Signalgleichrichters 18 wird das gefilterte Vibrationssigπal in ein Gleichspannungssignal umgewandelt. Das Gleichspannungssignal wird von dem mit dem Signalgleichrichter 18 verbundenen Analog-Digital-Wandler 20 in einen digitalen Wert umgewandelt. Dieser digitale Wert wird von dem Mikroprozessor 22 sodann verarbeitet. Bei dem Mikroprozessor 22 handelt es sich insbesondere um den bereits für die Hauptaufgaben, wie Antriebsteuerung und Überwachung in der Turbomolekuiarpumpe vorhandenen Mikroprozessor.
Ferner ist mit dem Mikroprozessor 22 ein Speicher 24 verbunden. In dem Speicher 24 sind die Vergleichswerte gespeichert, um die aktuelle von dem Vibrationsaufnehmer 10 erfasste und wie vorstehend beschrieben bearbeitete Schwingungsamplitude mit Vergleichswerten zu vergleichen. Wird bei dem durch den Mikroprozessor 22 durchgeführten Vergleich festgestellt, dass ein Grenzwert ü- berschritten ist, erfolgt die Ausgabe eines Warnsignals an eine Ausgabeeinrichtung 26, Die Ausgabeeinrichtung 26 ist über eine Datenfernübertragung 28 mit einer Überwachungseinrichtung 30 verbunden. Die Überwachungseinrichtung 30 ist hierbei vorzugsweise ein Dienstleistungsanbieter, wie ein Servicezentrum, und muss insofern nicht innerhalb der Firma angeordnet sein. Ferner kann der Mikroprozessor 22 mit einer nicht dargestellten Bestimmungs- einrichtung zur Bestimmung von weiteren Turbomolekularpumpen-Parametern und/oder zur Bestimmung von Umgebungsbedingungen verbunden sein. Die entsprechenden Parameter können bei der Ermittlung des Warnsignals bzw. bei der Bestimmung des Grenzwertes berücksichtigt werden.
Zur Einstellung der Filter-Frequenz-Charakteristik des Frequenzfilters 16 wird von dem Mikroprozessor 22 ein Zahlenwert an den Digitalwert-Frequenz-Wandier 32 übermittelt. Der Digitalwert-Frequenz-Wandler 32 ermittelt hieraus eine äquivalente Frequenz durch die die Filter-Charakteristik des Filters 16 eingestellt wird. Es ist somit eine Anpassung der Filter-Charakteristik je nach Anforderungsprofil möglich.
Die einzelnen zu vorgegebenen Frequenzen gemessenen Schwingungsamplituden werden vorzugsweise durch den Mikroprozessor 22 aufsummiert. Der durch die Aufsummierung erhaltene Gesamtwert wird sodann mit einem oder mehreren Grenzwerten verglichen. Sodann wird beispielsweise beim Überschreiten eines ersten Grenzwertes ein Signa! erzeugt, auf Grund dessen sodann ein Service bzw. eine Wartung der Turbomolekularpumpe durchgeführt wird. Beispielsweise beim Überschreiten eines zweiten, höheren Grenzwertes erfolgt vorzugsweise automatisch ein Abschalten der Turbomolekularpumpe,
Zur Veranschaulichung ist in Fig. 2 ein Diagramm eines Schwingungsspektrums dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein Schwingungsspektrum einer zufriedenstellend arbeitenden Turbomoiekularpumpe, bei der keine Lager beschädigt sind und auch keine anderen mechanisch relevanten Bauteile Beschädigungen aufweisen.
Im Vergleich hierzu ist aus Fig. 3 ein Schwingungsspektrum einer Turbomoiekularpumpe mit beschädigtem Lager ersichtlich. Hieraus ist eindeutig zu entnehmen, dass die Amplitude einzelner Schwingungen erhöht ist. Durch das erfindungsgemäß Addieren einzelner Schwingungsamplituden beispielsweise im Bereich von 8.000 bis 20,000 Hz, in einem Frequenzabstand von beispielsweise 50 Hz, kann im Vergleich zu einem Grenzwert auf einfache Weise festgestellt wer- den, dass es sich hierbei um ein Turbornoiekularpumpe mit beschädigtem Lager handelt.
Zur weiteren Verfeinerung des Verfahrens ist es möglich, Amplituden, die unterhalb eines Grenzwertes von beispielsweise 0,1 m/s2 liegen, nicht zu berücksichtigen. Dies hat zur Folge, dass Schwingungen, die auch bei Turbomolekularpumpe mit unbeschädigtem Lager und dergieichen, auftreten, bei der Bestimmung des Warnsignals nicht berücksichtigt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung einer Aussage über einen Zustand einer Turbo rnoiekuiarpumpen, bei welchem
- mittels eines mit der Turbomolekularpumpe verbundenen Vibrations- saufnehmers (10) ein Schwingungsverlauf ermittelt wird,
der Schwingungsveriauf an eine Auswerteeinrichtung (12) übermittelt wird,
- in der Auswerteeinrichtung (12) ein Filter (16), insbesondere ein Frequenz-Filter-Schaltkreis, angeordnet ist, an dem eine Frequenz zur Ermittlung einer zugehörigen Schwingungsamplitude eingestellt ist,
- die aktuelle Schwingungsampiitude in der Auswerteeinrichtung (12) unter Nutzung eines Mikroprozessors (22) der Turbomolekuiarpumpe mit mindestens einem Grenzwert verglichen wird, und
bei Überschreiten des Grenzwertes ein Signal an eine Uberwachungs- einrichtung (30) übermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Filter (16) durch Einstellen unterschiedlicher Frequenzen durchstimmbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bei Überschreiten des Grenzwertes übermittelte Signal über eine Datenüber- tragungseinrichtung (28) übermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Schwingungsamplituden bei mehreren Frequenzen gemessen werden und die gemessenen Schwingungsarnpütuden zu einem Gesamtwert zusammenge- fasst werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der Gesamtwert durch Aufsummieren der einzelnen gemessenen Schwingungsamplituden bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem mehrere Frequenzen in einem kritischen Frequenzbereich gemessen werden, der insbesondere im Bereich der 0,3 bis 50-fachen Drehfrequenz der Turbomolekularpumpe liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem bei der Warnsignalausgabe zusätzlich Turbomolekularpumpen-Parameter und/oder die Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Turbomolekularpumpen- Parameter und/oder die Umgebungsbedingungen bei der Grenzwertbestimmung berücksichtigt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem die Bestimmung des Grenzwertes variabel ist, insbesondere automatisch neu berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem in regeimäßigen zeitlichen Abständen ein Kontrollsignal an die Uberwachungseinrichtung (30) übermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem bei Überschreiten eines ersten Grenzwertes ein Warnsignal erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem bei Überschreiten des zweiten Grenzwertes eine insbesondere automatisches Abschalten der Turbomolekularpumpe erfolgt.
13. Turbomoiekularpumpe zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit
einer in einem Gehäuse angeordneten Pumpeinrichtung, einem mechanisch mit der zur überwachenden TurbomoSekuiarpumpen- Komponente verbundenen Vibrationsaufnehmer (10),
einer elektrisch mit dem Vibrationsaufnehmer (10) verbundenen Auswer- teeinrichtung (12) zur Auswertung des empfangenen Vibrationssignals in Abhängigkeit von Vergleichswerten, wobei die Auswerteinrichtung (12) einen Filter (16) aufweist, bei dem es sich insbesondere um einen Frequenz- Filter-Schaltkreis handelt.
einer mit der Auswerteeinrichtung (12) verbundenen Ausgabeeinhchtung (26) zur Ausgabe eines Signals bei Überschreiten eines Grenzwerts.
14. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (12) einen Mikroprozessor (22) zur Signalverarbeitung aufweist, bei dem es sich vorzugsweise um den Mikroprozessor (22) der Turbomolekularpumpe handelt.
15. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (16) durch Einstellen einer Frequenz zur Ermittlung einer zugehörigen Schwingungsamplitude geeignet ist und insbesondere durch Einstellen unterschiedlicher Frequenzen durchstimmbar ist,
16. Turbomoiekuiarpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (12) zu mindestens einer Frequenz eine Schwingungsamplitude ermittelt.
17. Turbomoiekuiarpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (12) ein Speicherelement (24) zum Speichern von Vergleichswerten aufweist.
18. Turbomoiekuiarpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung von Turbomolekularpumpen-Parametern und/oder Umgebungs-bedingungen.
19, Turbomolekularpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (12) eine Grenzwertanpassungseinrichtung zur Anpassung des Grenzwertes in Abhängigkeit der ermittelten Turbomoieku- tarpumpen-Parameter und/oder der ermittelten Umgebungsbedingungen aufweist.
20. Turbomoiekularpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (12) über eine Datenfemuber- tragungseinrichtung (28) mit einer Überwachungseinrichtung (30) verbunden ist.
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CN2007800282256A CN101495760B (zh) 2006-07-26 2007-06-22 用于确定涡轮分子泵的状态信息的方法和涡轮分子泵
US12/374,917 US20100054957A1 (en) 2006-07-26 2007-06-22 Method for determining a statement of a state of a turbomolecular pump and a turbomolecular pump
JP2009521180A JP2009544888A (ja) 2006-07-26 2007-06-22 ターボ分子ポンプの状態を測定する方法及びターボ分子ポンプ
EP07765561A EP2044331B1 (de) 2006-07-26 2007-06-22 Verfahren zur ermittlung einer aussage über einen zustand einer turbomolekularpumpe sowie eine turbomolekularpumpe

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110028259A (ko) * 2008-07-14 2011-03-17 에드워즈 가부시키가이샤 진공 펌프
US8676387B2 (en) 2008-10-13 2014-03-18 General Electric Company Methods and systems for determining operating states of pumps

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009005154A1 (de) * 2009-01-15 2010-07-22 Wilo Se Vorrichtung zur Verbindung einer elektromotorischen Antriebseinheit mit einer Pumpeneinheit
US8074499B2 (en) * 2009-12-22 2011-12-13 General Electric Company Method and system for detecting a crack on a turbomachine blade
CN102155425A (zh) * 2011-04-14 2011-08-17 中山共享光电科技有限公司 检测高速高真空涡轮分子泵状态的方法
CN102425561B (zh) * 2011-12-05 2014-04-30 北京中科科仪股份有限公司 一种磁悬浮分子泵动平衡方法
CN102425563B (zh) * 2011-12-08 2014-03-12 北京中科科仪股份有限公司 同步抑制磁悬浮分子泵转子次临界振动的方法和系统
MX361171B (es) 2013-04-26 2018-11-29 Sulzer Management Ag Método para evaluar un estado de desgaste de un módulo de una turbomáquina, módulo, y turbomáquina.
GB2551337A (en) * 2016-06-13 2017-12-20 Edwards Ltd Pump assembly, method and computer program
EP3242036B1 (de) * 2016-12-30 2020-10-28 Grundfos Holding A/S Verfahren zum erfassen eines zustandes eines pumpenaggregats
DE102017203959A1 (de) * 2017-03-10 2018-09-13 KSB SE & Co. KGaA Verfahren zum Betrieb einer drehzahlvariablen Umwälzpumpe sowie Umwälzpumpe zur Verfahrensausführung
EP3557072B1 (de) * 2019-02-27 2021-02-24 Pfeiffer Vacuum Gmbh Überwachung der lagereinrichtung einer vakuumpumpe
DE102019111076A1 (de) * 2019-04-29 2020-10-29 Ebm-Papst Landshut Gmbh Vorrichtung zur Betriebsüberwachung eines Ventilators
GB2591100A (en) * 2020-01-14 2021-07-21 Edwards Ltd Vacuum pump monitoring method and apparatus
EP3808988B1 (de) * 2020-03-27 2024-01-10 Pfeiffer Vacuum Technology AG Vakuumpumpe und verfahren zum überwachen einer vakuumpumpe

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626754A (en) * 1984-03-26 1986-12-02 Societe Europeenne De Propulsion Method and device for reducing the vibrations of rotating machines equipped with an active magnetic suspension
EP0851127A2 (de) 1996-12-27 1998-07-01 VARIAN S.p.A. Diagnoseverfahren und -Gerät für Vakuumpumpen
EP1396649A2 (de) 2002-09-03 2004-03-10 BOC Edwards Technologies, Limited Magnetische Lagervorrichtung mit Schwingungsbegrenzung, magnetische Lagervorrichtung mit Schätzungsfunktion für die Schwingung, und Pumpvorrichtung mit eingebauten magnetischen Lagervorrichtungen
EP1574719A2 (de) * 2004-02-19 2005-09-14 The Boc Group, Inc. Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen in einer Pumpenanordnung
DE102004048866A1 (de) * 2004-10-07 2006-04-13 Leybold Vacuum Gmbh Schnelldrehende Vakuumpumpe

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4764760A (en) * 1986-12-19 1988-08-16 General Electric Company Automatic gain control for machine tool monitor
JPH01152335A (ja) * 1987-12-09 1989-06-14 Fuji Electric Co Ltd ころがり軸受異常診断装置
JPH0740038B2 (ja) * 1988-11-08 1995-05-01 日産自動車株式会社 加速度検出装置
JPH02222818A (ja) * 1989-02-23 1990-09-05 Fuji Electric Co Ltd 歯車異常診断装置
JP3311484B2 (ja) * 1994-04-25 2002-08-05 三菱電機株式会社 信号伝送装置及び信号伝送方法
JPH05118289A (ja) * 1991-09-05 1993-05-14 Ebara Corp 真空ポンプの保護装置
JP3457353B2 (ja) * 1993-05-25 2003-10-14 ビーオーシーエドワーズテクノロジーズ株式会社 磁気軸受装置
DE19511430A1 (de) * 1995-03-29 1996-10-02 Leybold Ag Umwälzgebläse, Vakuumpumpe oder dergleichen
JP3211615B2 (ja) * 1995-04-06 2001-09-25 日産自動車株式会社 機械作動音の異常判定方法
US6222336B1 (en) * 1998-06-05 2001-04-24 Seagate Technology Llc Rotational vibration detection using spindle motor velocity sense coils
JP2000283056A (ja) * 1999-03-26 2000-10-10 Hitachi Ltd 真空ポンプ異常監視システム
US6688561B2 (en) * 2001-12-27 2004-02-10 General Electric Company Remote monitoring of grade crossing warning equipment
DE20206267U1 (de) * 2002-04-20 2003-08-28 Leybold Vakuum Gmbh Vakuumpumpe
CA2493197C (en) * 2002-08-23 2008-06-03 York International Corporation System and method for detecting rotating stall in a centrifugal compressor
EP1533530B1 (de) * 2003-11-18 2006-04-26 VARIAN S.p.A. Vakuumpumpe mit Schwingungsdämpfer
DE102004054004A1 (de) * 2004-11-09 2006-05-11 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vakuumpumpsystem und Signalerzeugungsverfahren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626754A (en) * 1984-03-26 1986-12-02 Societe Europeenne De Propulsion Method and device for reducing the vibrations of rotating machines equipped with an active magnetic suspension
EP0851127A2 (de) 1996-12-27 1998-07-01 VARIAN S.p.A. Diagnoseverfahren und -Gerät für Vakuumpumpen
EP1396649A2 (de) 2002-09-03 2004-03-10 BOC Edwards Technologies, Limited Magnetische Lagervorrichtung mit Schwingungsbegrenzung, magnetische Lagervorrichtung mit Schätzungsfunktion für die Schwingung, und Pumpvorrichtung mit eingebauten magnetischen Lagervorrichtungen
EP1574719A2 (de) * 2004-02-19 2005-09-14 The Boc Group, Inc. Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen in einer Pumpenanordnung
DE102004048866A1 (de) * 2004-10-07 2006-04-13 Leybold Vacuum Gmbh Schnelldrehende Vakuumpumpe

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110028259A (ko) * 2008-07-14 2011-03-17 에드워즈 가부시키가이샤 진공 펌프
EP2314877A1 (de) * 2008-07-14 2011-04-27 Edwards Japan Limited Vakuumpumpe
JPWO2010007975A1 (ja) * 2008-07-14 2012-01-05 エドワーズ株式会社 真空ポンプ
EP2314877A4 (de) * 2008-07-14 2015-03-11 Edwards Japan Ltd Vakuumpumpe
JP5719592B2 (ja) * 2008-07-14 2015-05-20 エドワーズ株式会社 真空ポンプ
KR101629979B1 (ko) * 2008-07-14 2016-06-13 에드워즈 가부시키가이샤 진공 펌프
US8676387B2 (en) 2008-10-13 2014-03-18 General Electric Company Methods and systems for determining operating states of pumps

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