Ein Problem im Zustand der Geräte rechtzeitig zu erkennen, ist nur halb so erfolgreich. Eine frühzeitige Diagnose kann Pannen, Reparaturen und Ausfallzeiten vermeiden, Zeit und Geld sparen und vor allem die Sicherheit für Leben und Gesundheit der Arbeiter gewährleisten.
Was ist Schwingung und warum sollte sie gemessen werden?
Schwingung (vom lateinischen ‚vibrāre‘ – ’schütteln‘) ist ein mechanisches Phänomen, bei dem Schwingungen um einen Gleichgewichtspunkt stattfinden. Dieser Prozess kann deterministisch sein, wenn die Schwingungen präzise charakterisiert werden können (z. B. die periodische Bewegung eines Pendels), oder zufällig, wenn die Schwingungen nur statistisch analysiert werden können (z. B. die Bewegung eines Reifens auf einer Schotterstraße).
Schwingungen können wünschenswert sein: zum Beispiel die Bewegung einer Stimmgabel, die Zunge eines Holzblasinstruments oder einer Mundharmonika, eines Handys oder des Kegels eines Lautsprechers.
In vielen Fällen ist Vibration jedoch unerwünscht, was Energie verschwendet und unerwünschte Schallgeräusche erzeugt. Zum Beispiel sind Schwingungsbewegungen von Motoren, Elektromotoren oder anderen mechanischen Geräten in Betrieb typischerweise unerwünscht. Solche Schwingungen könnten durch Ungleichgewichte in den rotierenden Teilen, ungleichmäßige Reibung oder das Eingreifen der Zahnradzähne verursacht werden. Sorgfältige Konstruktionen minimieren in der Regel unerwünschte Vibrationen.
„Wenn wir Geld für eine neue Druckerpresse verdienen, interessiert uns die alte nicht!“
Unsere Kommunikation mit verschiedenen Druckereien in den letzten 30 Jahren hat einen gemeinsamen Trend aufgedeckt. Etwa sechs Monate bis ein Jahr bevor die Ausrüstung verkauft werden soll, reduziert der Eigentümer in der Regel die Wartungskosten. Der Eigentümer geht davon aus, dass der nächste Eigentümer diese Kosten übernimmt. Tatsache ist jedoch, dass dadurch die Maschine sehr schnell in Verfall verfällt.
Ein weiterer Faktor, der die Zuverlässigkeit der Druckausrüstung beeinflusst, ist, wie gut der Bodenboden vorbereitet ist. Ein zuverlässiger Lieferant stellt dem Käufer stets einen Montageplan für die von ihm verkaufte Ausrüstung zur Verfügung. Und bei den meisten Druckmaschinen sind dort üblicherweise folgende Parameter aufgeführt:
Maximale statische Last auf der von der Maschine eingenommenen Bereich (höchster Druck auf der tragenden Fläche) – 120 N/cm²
Dynamische Lastkomponente (einschließlich Vibrationslast) – 3 %.
Inzwischen gibt es Hunderte von Fällen, in denen der Besitzer einer Druckerpresse am Fundament gespart hat. Erhöhte Vibrationen führt zu einem spontanen Abschrauben der Muttern und zu schnellem Verschleiß der Lager (die Maschine beginnt ein charakteristisches Brummen zu erzeugen). Und am wichtigsten: Er beginnt während des Betriebs zu springen, was zu zahlreichen Druckproblemen führt. Was ist der nächste Schritt? Natürlich verkaufen!
Ein Firmenbesitzer, der versehentlich eine so ‚problematische‘ Maschine kauft, wird überzeugt sein, dass er Pech hatte. Aber eine gebrauchte Ausrüstung ist nicht unbedingt die Zuverlässigkeit einer Marke. Das ist etwas, das du vom Vorbesitzer geerbt hast…..
Bei der Inspektion von Druckgeräten müssen wir auf die Vibrationskomponente achten. Schließlich kann eine Maschine, die trotz der geringen Laufleistung seit 5–7 Jahren auf einem problematischen Fundament steht, viel mehr abgenutzt sein als eine ähnliche Maschine mit einer Laufleistung von 300 Millionen Exemplaren, aber vollständig regelkonform installiert werden.
Und hier sind moderne Geräte – Vibrometer – bereit, uns zu helfen. Wie genau ermöglichen uns diese Geräte, Fehler zu erkennen, und welche Vorteile haben sie im Vergleich zu anderen Methoden?
‚Blicke ins Innere‘ des Produkts
Es ist offensichtlich, dass es eine stetige Nachfrage nach technischen Lösungen gibt, die darauf abzielen, Mängel in verschiedenen Branchen zu finden. Und in den letzten Jahrzehnten haben sich diese Technologien stark weiterentwickelt: von visueller Beobachtung bis hin zum Einsatz von Hightech-Geräten und Methoden zerstörungsfreien Tests. Vibrodiagnostik und Vibromonitoring, die es ermöglichen, in das Produkt oder die Struktur hineinzuschauen, gehören zu solchen Technologien. Und wenn dort etwas nicht stimmt, zeigt der Sensor je nach Art des Ausfalls unterschiedliche Veränderungen.
Zunächst wird eine Zunahme der Schwingung festgestellt. Sie werden während der Überwachungszeit eine allmähliche oder plötzliche Zunahme der Vibration beobachten. Erhöhte Schwingungsbeschleunigung und Schwingungsgeschwindigkeit in verschiedenen Teilen der Maschine deuten auf einen Ausfall hin, und eine detailliertere Untersuchung spektraler Komponenten, Phasen und anderer Parameter ermöglicht es, Schäden oder Ungleichgewichte an bestimmten Geräteteilen zu erkennen. Für solche Messungen werden Vibrometer mit verschiedenen Funktionen (Anzahl der Kanäle, Filter, Spektralanalyse) verwendet. Es gibt sogar stationäre Schwingungsüberwachungssysteme für die 24/7-Zustandsüberwachung, die am Produktionsstandort installiert sind und wichtige Teile der Ausrüstung überwachen.
Dort
Es gibt mehrere Parameter zur Messung von Schwingungen: Schwingungsbeschleunigung, Schwingungsgeschwindigkeit und Schwingungsverschiebung. Im ersten Fall können wir Informationen über den Zustand jener inneren Teile erhalten, die selbst Schwingungen verursachen, wie zum Beispiel Lager.
Die Schwingungsbeschleunigung wird in m/s² gemessen.
Die Schwingungsgeschwindigkeit ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Bezugspunktes entlang der Messachse. Dieser Parameter gibt einen Hinweis auf die Wirkung der Schwingung auf Gerätestützen und wird in mm/s gemessen.
Schließlich definiert die Schwingungsverschiebung die Grenzen der Verschiebung des Referenzpunkts aufgrund von Schwingungen.
Moderne digitale Vibrometer können Schwingungsbeschleunigung und Schwingungsverschiebung messen, und ausgefeiltere Schwingungsanalysatoren können ebenfalls die Schwingungsgeschwindigkeit messen.
Echtzeit-Diagnostik
Ein weiterer wichtiger Vorteil der Technologie ist die Möglichkeit, Geräte während des Betriebs zu diagnostizieren. Vibrodiagnostik ist wirksam für Maschinen mit rotierenden Elementen (das Gerät bestimmt das Ungleichgewicht), Rolllager (bestimmt den Verschleißgrad), hydraulische Ausrüstung (Verschleißgrad), Elektromotor (Lösen der Statorwicklungsbefestigungen usw.), was dem Design der Werkzeugmaschinenausrüstung entspricht.
Gleichzeitig gibt es mehrere Methoden der Schwingungsdiagnostik.
Die erste davon ist die Beurteilung des technischen Zustands anhand des allgemeinen Schwingungssignals. Dies ist die Methode, die wir für eine kurzfristige Inspektion der Ausrüstung nutzen können. Zu den Vorteilen gehören Einfachheit und dadurch kein Bedarf an Personalausbildung. Allerdings hat es auch ernsthafte Nachteile. Der entscheidende Grund ist, dass viele Fehler erst spät erkannt werden, was die Kosten erhöht und die Vorteile der Schwingungsdiagnostik weitgehend zunichtemacht.
Die zweite Methode, die Spektraldiagrammdiagnostik, ermöglicht es, sie während der Entwicklung zu identifizieren. Diese Methode erfordert jedoch Messungen über einen langen Zeitraum und, vor allem, einen sehr teuren speziellen Spektroanalysator zur Erfassung des Amplitudenspektrums sowie geschultes Personal zur Analyse. </p>
Darüber hinaus nennen die Forscher mehrere weitere Methoden, die wir einfach auflisten werden, darunter – Diagnostik nach Spitzen-/Hintergrundverhältnis des Schwingungssignals; Schwingungsdiagnostik anhand von Energiespektrum, Autokorrelationsfunktion, Flimmer-Rauschen, akustischer Emission usw. Die wichtigsten dieser Methoden sind die folgenden.
Während der Inspektion der Druckausrüstung können wir nur die Parameter messen, die wir zum Zeitpunkt der Inspektion haben. Daher sollte, wenn der Kunde dazu bereit ist, die Geräteinspektion wiederholt werden: beim ersten Mal kurz vor Vertragsunterzeichnung und beim zweiten Mal kurz vor dem Demontage. Dann können wir die Ergebnisse vergleichen und Schlussfolgerungen ziehen.
Welche Druckeinheiten sollten überprüft werden?
Alle Teile mit Lagern, die einen direkten Einfluss auf die Druckqualität und -geschwindigkeit haben, sollten überprüft werden. Dazu gehören die Kompressoren, der Zuführkopf (denken Sie nur daran, wie viel die Kurbelwelle eines Heidelberg-Kopfes kostet), die Druckeinheiten im Bereich der Zylinderlager sowie die Tinten- und Dämpfungseinheiten der Druckpressen. Und wenn das Lager der Tintenrolle leicht zu ersetzen ist (selbst mit der Walze selbst!), kann die erhöhte Vibration der Druckeinheit auf starken Verschleiß teurer Zahnräder hinweisen, deren Reparatur unter den Bedingungen der Druckerei möglicherweise unmöglich ist….
