Dr. H. Neumann, Forum Anlagenoptimierung, Dresden, 24.09.09TÜV SÜD Industrie Service GmbH
Anlagenbewertung mittels Schwingungsmessung –Normative Vorgaben
undAnalysen von Schwingungsspektren
Dr. Hartmut Neumann
TÜV SÜD Industrie Service GmbHRegion NordostAnlagentechnik09111 ChemnitzBahnhofstraße 20
Tel.: 0371 26737 22
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Zustand einer Anlage
Bild: Alstom
Informationen über den inneren Zustandes einer Anlage ohne Abschaltung
Bewertung des Zustandes einer Anlage und Ableitung von Konsequenzen bezüglich Laufzeit und anstehender Reparaturen
Diagnosemethode: Schwingungsmessung und -analyse
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Schwingungslehre
Zeitsignal
Spektrum
Schw
ingb
esch
leun
igun
g / m
s-2
Schw
ingb
esch
leun
igun
g / m
s-2
Zeit
Fourier-Transformation
Frequenz
Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit:
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Schwingungsmessung
Vier-kanaliges Echtzeit (FFT) Schwingungsanalysesystem ONO SOKKI DS 2000 Series mit verschiedenen Beschleunigungsaufnehmern der Fa. PCB
Schnelle Befestigung der Sensoren mittels Magnet, Wachs oder Sekundenkleber
Stromversorgung kann über Autobatterie erfolgen
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Normen
DIN ISO 7919 – Messung und Bewertung von WellenschwingungenTeil 1: Allgemeine AnleitungenTeil 2: Große stationäre Dampfturbinen-GeneratorsätzeTeil 3: Gekuppelte industrielle MaschinenTeil 4: GasturbinensätzeTeil 5: Maschinensätze in Wasserkraft- und Pumpanlagen
DIN ISO 10816 – Bewertung der Schwingung von Maschinen durch Messung an nicht rotierenden Teilen
Teil 1: Allgemeine AnleitungenTeil 2: Große stationäre Dampfturbinen-Generatorsätze mit Leistungen über 50 MWTeil 3: Industrielle Maschinen mit Nennleistungen über 15 kW und Drehzahlen und
Nenndrehzahlen zwischen 12 min-1 und 15000 min-1 bei Messungen amAufstellungsort
Teil 4: Maschinensätze mit Antrieb durch Gasturbinen mit Ausnahme von Flug-Triebwerken
Teil 5: Maschinensätze in Wasserkraft- und PumpanlagenTeil 6: Hubkolbenmaschinen mit Leistungen über 100 kW
Messung direkt an rotierendenMaschinenteilen
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Bewertung nach DIN ISO 10816
Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit und des Schwingweges aus breitbandigem Spektrum:
Zone A: Die Schwingungen neu in Betrieb gesetzter Maschinen liegen gewöhnlich in dieser ZoneZone B: Maschinen, deren Schwingungen in dieser Zone liegen, werden üblicherweise
als geeignet angesehen, ohne Einschränkung im Dauerbetrieb zu laufenZone C: Maschinen, deren Schwingungen in dieser Zone liegen, werden üblicherweise
nicht als geeignet angesehen, ständig im Dauerbetrieb zu laufen.Im Allgemeinen darf diese Maschine aber für eine begrenzte Zeit in diesem Zustand betriebenwerden, bis sich eine günstige Gelegenheit für Abhilfemaßnahmen ergibt
Zone D: Die Schwingungswerte innerhalb dieser Zone werden üblicherweise als so gefährlich angesehen,dass Schäden an der Maschine entstehen können
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Anlagenüberwachung
Fest installierte Schwingungssensoren, mit deren Hilfe das Schwingungsverhaltenpermanent überwacht wird oder aber regelmäßige Schwingungsmessungen in festgelegtenZeitintervallen
- der Trend von Schwingungskenngrößen wird verfolgt- Festlegung von Alarmgrenzen- Schwingungsanalyse und Festlegung von Maßnahmen
Wo ist unser Betätigungsfeld?- Diskrepanzen zwischen Betreiber und Hersteller (Wartungsfirma)- Forderung nach einer unabhängigen Bewertung z.B. für Versicherungen- Möglichkeit einer Prüffristenflexibilisierung
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Schwingungsbewertung von Krangetrieben
Krangetriebe unterliegen einer vorgeschriebenen NutzungsdauerEin Austausch oder eine Generalüberholung kann vermieden werden, wenn durch anerkannte Sachverständige der Zustand des Getriebes als gut eingeschätzt wird
TÜV SÜD bietet zur Einschätzung des Getriebezustandes endoskopische Untersuchungen in Kombination mit Schwingungsdiagnose an
http://www.netinform.de/GA/Wegweiser/Guide2.aspx?Ebene1_ID=10&Ebene2_ID=173
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Schwingungsbewertung von Krangetrieben
Zeitsignal und Schwingungsspektrum Brückenkran Fa. Pilkington
Getriebe Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4DIN ISO 10816-3, Zone B/C
DIN ISO 10816-3, Zone A/B
Kran 5A 1,71 1,43 0,64 1,64 2,8 1,4Kran 6A 1,59 1,23 0,52 1,85 2,8 1,4Kran 7A 1,32 2,06 0,98 1,06 2,8 1,4Kran 1B 1,35 1,18 1,05 1,04 2,8 1,4Kran 2A 0,66 0,54 0,47 0,56 2,8 1,4Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit [mm s-1]
Ermittelte Effektivwerte der Schwinggeschwindigkeit liegen in Bewertungszone A und B:Es bestehen keine Bedenken gegen den Dauerbetrieb
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Schwingungsbewertung von Turbinensätzen
Schwingungsverhalten Gasturbine TAURUS60
Lastfall L1-h L1-v L2-h L2-v Zone B/CDIN ISO10816-4
2,6 MW 5,1 5,6 3,5 7,3 9,32,8 MW 5,4 6,0 3,2 7,3 9,33,5 MW 5,2 5,8 4,0 6,8 9,3Volllast 5,3 5,9 4,0 6,8 9,3Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit [mm s-1]
Ermittelte Effektivwerte der Schwinggeschwindigkeit liegen in Bewertungszone B:Die Turbine ist für den Dauerbetrieb zugelassen
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Wenn die Einstufung in Zone B erfolgt ist der Kunde i. a. zu frieden.
Erfolgt die Einstufung in Zone C oder sogar D entstehen die Fragen:
Was ist die Ursache für die starken Schwingungen?
Schwingungsanalyse
Darf ich die Maschine noch betreiben?Wie lange kann ich die Maschine noch betreiben?
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Schwingungsbewertung von Turbinensätzen
242,5 Hz
485 Hz 728,75 Hz
971,25 Hz
1213,75 Hz
1457,5 Hz 1700 Hz 1942,5 Hz
Spektrum der Schwinggeschwindigkeit der Turbine bei 3,48 MW (Position: Lager horizontal)
Analyse Schwingungsspektrum Gasturbine: Neben der Drehfrequenz der Turbinenwelle sind auchdie Harmonischen dieser Frequenz bis zur 7. Ordnung (besonders ausgeprägt 3. und 4. Ordnung)erkennbar. Dies ist ein starkes Indiz für Ausrichtfehler der Turbinenwelle.
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Schwingungsbewertung von Turbinensätzen
Spektrum der Schwinggeschwindigkeit der Turbine bei 3,48 MW (Position Lager axial)
242,5 Hz
256,25 Hz
256,25 Hz
242,5 Hz
Das Spektrum ist im Wesentlichen durch zwei benachbarte Peaks charakterisiert. Der erste Peak bei 242,5 Hz entspricht wieder der Drehfrequenz der Turbinenwelle. Die größere Halbwertsbreite dieses zweiten Peaks und der längere Auslauf zu kleineren Frequenzen deuten darauf hin, dass es sich um eine Resonanzfrequenz der Turbine handelt.
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Schwingungsbewertung von Turbinensätzen
Spektrum der Schwinggeschwindigkeit der Turbine bei 3,48 MW (Position Winkel horizontal)
242,5 Hz
486,25 Hz
543,75 Hz
Neben der Drehfrequenz und ihren Harmonischen tritt in diesem Spektrum ein breiter Peak mit dem größten Wert bei 534,75 Hz auf. Als Ursache für diese breitbandige Anregung kommen strömungsmechanische Phänomene in Frage.
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VDI 3842: Schwingungen in Rohrleitungssystemen
Orientierungswerte zulässiger Rohrleitungsschwingungen
Dynamische Lastfälle im Anlagenbau
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Anlagenbewertung mittels Schwingungsmessung –Normative Vorgaben
undAnalysen von Schwingungsspektren
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