Wie die Zementindustrie Lagerschäden frühzeitig erkennen kann

Die Beschleunigungshüllkurvenanalyse als Signalverarbeitungstechnik wird in der Zementindustrie häufig eingesetzt, da Lager aufgrund aggressiver Arbeitsumgebungen anfällig für vorzeitiger Ausfälle sind. Der Grund dafür liegt auf der Hand: Sie überwindet die Einschränkungen herkömmlicher Maschinenüberwachungstechniken, wie etwa Schwinggeschwindigkeitsspektralmessungen, um Lagerschäden im frühestmöglichen Stadium zu erkennen.

Dies geschieht, indem es zwischen den Schwingungssignaturen eines defekten Lagers und dem Hintergrund aus niederpeinigigen, repetitiven Maschinenschwingungen unterscheidet. Dies ermöglicht es, die Verschleißrate der Komponente zu überwachen und die Wartungsarbeiten entsprechend zu planen.

Die ungefilterte Wellenform eines beschädigten Wälzlagers ist eine Mischung aus niedrigen und hohen Frequenzen und weist kein offensichtliches Muster auf. Die Beschleunigungs-Hüllkurvenanalyse überwindet dieses Problem, indem sie zuerst einen Bandpassfilter anwendet, der sorgfältig ausgewählt wird, um nur jene Frequenzen zu isolieren, die das Signal von Interesse enthalten.

Das gefilterte Ausgangssignal, das sich wiederholende Hochfrequenzsignale identifiziert, wird anschließend gleichgerichtet und demoduliert, um eine ‘Hüllkurve’ aus regelmäßig beabstandeten Signalen zu erzeugen, die beispielsweise wahrscheinlich auftreten, wenn Wälzkörper über einen Laufbahnfehler rollen. Andere Rauschursachen, wie etwa Wellenberührung, sind zufällig und erzeugen diese gleichmäßig verteilten Peaks nicht.

Die Beschleunigungs-Hüllkurvenanalyse hat jedoch ihre Grenzen. Da das Verfahren Lagerfehler erkennt, die sich durch wiederholte Metall-auf-Metall-Schläge äußern, fällt jede Maschine, bei der dies maskiert wird – wie etwa durch Dichtungen oder Dämpfer –, aus ihrem Anwendungsbereich heraus. Darüber hinaus kann die Interpretation der Ergebnisse ein gewisses Maß an Fachwissen und Erfahrung erfordern, die über einen längeren Zeitraum der Überwachung gewonnen wurden.

Wenn sich eine Anwendung für die Beschleunigungshüllkurvenanalyse eignet und qualifiziertes Personal für die Interpretation der Signale verfügbar ist, ist es wichtig, Schwingungssensoren mit einem geeigneten Frequenzgang auszuwählen. Diese müssen sicher in der Nähe der überwachten Komponente montiert und so positioniert werden, dass sie je nach Bedarf horizontale, vertikale oder axiale Bewegungen messen.

Bei einem typischen Brechermotor sind beispielsweise Beschleunigungssensoren radial am Antriebsende und am Nicht-Antriebsende montiert, um den Zustand der Motorlager zu überwachen. In einem Getriebe hingegen kann ein axialer Beschleunigungssensor an der Eingangswelle einen guten Indikator für den auf sie wirkenden Schub liefern.

Die extremen Bedingungen der Zementproduktion stellen eine Herausforderung für Wälzlager dar. Die Beschleunigungshüllkurvenanalyse, als Teil eines umfassenden zustandsbasierten Instandhaltungssystems, erkennt Probleme frühzeitig und sorgt dafür, dass Anlagen vor einem Ausfall länger halten, wodurch die Maschinenverfügbarkeit maximiert und die Effizienz des Werks verbessert wird.