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Hüllkurven-ErkennungSchwingungsanalyse zur Erkennung und Diagnose von Fehlern in Lagern und Getrieben

Die Dewesoft Hüllkurvenanalyse-Lösung kombiniert erstklassige Datenerfassungsgeräte mit leistungsstarker Software und bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche und schnelle Konfiguration. Sie umfasst einen integrierten Rekorder, eine umfassende Lagerdatenbank, anpassbare Hüllkurveneinstellungen und eine einstellbare Signalbandbreite. Zur Vereinfachung sind auch vordefinierte Bandbreiteneinstellungen (Hüllkurve 1-4) verfügbar, die eine kostengünstige und effiziente Lösung für die Hüllkurvenanalyse von Lagern darstellen.

Hüllkurven-Erkennung Highlights

Dewesoft Qualität und 7 Jahre Garantie

Genießen Sie unsere branchenführende 7-Jahres-Garantie, jährliche Kalibrierung vorausgesetzt. Unsere Datenerfassungssysteme werden in Europa hergestellt, wobei nur die höchsten Qualitätsstandards zur Anwendung kommen. Wir bieten kostenlosen und kundenorientierten technischen Support. Ihre Investition in die Lösungen von Dewesoft ist für viele Jahre gesichert.

Inklusive Software

Jedes Dewesoft Datenerfassungssystem wird mit der preisgekrönten DewesoftX Datenerfassungssoftware ausgeliefert. Die Software ist einfach zu bedienen, bietet jedoch tiefe Funktionalität. Alle Software-Updates sind für immer kostenlos, ohne versteckte Lizenz- oder jährliche Wartungsgebühren.

Einführung in die Lageranalyse

In Fertigungs- oder Verarbeitungsbetrieben mit rotierenden Maschinen sind Lagerausfälle der häufigste Maschinenfehler. Die Schwingungsanalyse ist für die Diagnose dieser Probleme unerlässlich, da sie bei der Zustandsüberwachung und Fehlererkennung von Wälzlagern hilft. Die Bearing Envelope Analysis (BEA) identifiziert und diagnostiziert Lagerfehler, indem sie periodische Stöße aus den Schwingungssignalen einer Maschine extrahiert.

Die Hüllkurvenanalyse von Dewesoft bietet eine kostengünstige Lösung durch die Kombination von hochwertigen Datenerfassungsgeräten mit leistungsstarker Software. Sie bietet eine einfach zu bedienende Benutzeroberfläche, eine schnelle Konfiguration und umfasst Funktionen wie einen Schreiber, eine Lagerdatenbank, anpassbare Hüllkurveneinstellungen, eine einstellbare Signalbandbreite und vordefinierte Bandbreitenoptionen (Hüllkurve 1-4).

Hüllkurvenerkennung

Hüllkurvenerkennung ist ein Signalverarbeitungsverfahren, das vor allem in der Schwingungsanalyse zur Erkennung und Diagnose von Fehlern in rotierenden Maschinen, wie Lagern und Getrieben, eingesetzt wird. Sie wird auch zur Erkennung und Diagnose von Fehlern in Wälzlagern verwendet.

Das System extrahiert das modulierende Signal (oder die Hüllkurve) aus hochfrequenten Schwingungsdaten. Dies hilft bei der Isolierung und Identifizierung von sich wiederholenden, stoßartigen Ereignissen, wie sie beispielsweise durch einen Defekt in einem Lager oder Getriebe verursacht werden.

Wenn Lagerelemente auf einen lokalen Fehler treffen, wird ein Stoß erzeugt. Diese Stöße treten mit unterschiedlichen Wiederholungsfrequenzen auf, die von der Geometrie und der Drehzahl des Lagers abhängen. Die Wiederholraten oder Lagerfrequenzen sind für jeden Lagertyp einzigartig und werden mit Hilfe spezifischer mathematischer Formeln berechnet.⬤

Die Stöße modulieren das Signal bei bestimmten Peilfrequenzen, einschließlich:

  • Käfigpassfrequenz (CPF)

  • Kugelpassfrequenz-Außenring (BPFO)

  • Kugelpassfrequenz Innenring (BPFI)

  • Kugelfehlerhäufigkeit (BFF)

Diese Frequenzen stehen im Zusammenhang mit den besonderen Merkmalen des Betriebs des Lagers.

Die Hüllkurvenanalyse basiert auf dem FFT (Schnelle Fourier-Transformation) Frequenzspektrum des modulierenden Signals. Wenn das ursprüngliche Signal amplitudenmoduliert ist, extrahiert die Hüllkurvenanalyse das modulierende Signal durch Amplitudendemodulation. Das Ergebnis ist die Zeitgeschichte des Modulationssignals, das entweder:

  • direkt im Zeitbereich untersucht werden können

  • Im Frequenzbereich weiter analysiert werden

Dieser Prozess ermöglicht einen detaillierten Einblick in das Verhalten des Signals. Dewesoft bietet fortschrittliche Lösungen für die Hüllkurvenerkennung. Prüfen Sie unser Hüllkurvenerkennung SW-Handbuch für Details.

Unterstützte Sensoren

Die Datenerfassung von Dewesoft unterstützt eine breite Palette von Industriestandard-Beschleunigungsmessern, einschließlich solcher mit Differenzspannung, IEPE und Ladungsausgängen. Unser patentiertes DualCoreADC®-Technologie ermöglicht die Messung eines breiten Spektrums von Signalamplituden, ohne dass zwischen den Bereichen gewechselt werden muss. Zusätzlich können Sie mit einem zusätzlichen Zähler pro Kanal (ACC+) sowohl die Vibration und RPM in voller Synchronisation, alles in einem kompakten Format.

Wesentliche Merkmale:

  • Steckertyp: BNC-, DB9- oder LEMO-Stecker

  • Eingabeoptionen: Spannung, IEPE, Ladung

  • Unterstützte Sensoren: Einachsige oder mehrachsige Beschleunigungsaufnehmer

  • Optionen zur Erfassung von Geschwindigkeit und Drehzahl: Tacho, Bandsensor, Encoder, Zahnradsensor oder ein beliebiger Drehzahlsensor mit einem 5V TTL-Signalausgang

  • Eingänge zur Erfassung von Geschwindigkeit und Drehzahl: Zähler, Analog in mit Winkelmathematik

Dieser Aufbau gewährleistet vielseitige und genaue Messungen für eine Vielzahl von Anwendungen.

Darüber hinaus bieten unsere DAQ-Systeme Unterstützung für TEDS-Sensoren, so dass der Anschluss und die Konfiguration der Sensoren Plug-and-Play erfolgen kann.

Anwendungen der Hüllkurvenanalyse

Die Hüllkurvenanalyse wird häufig in Branchen eingesetzt, die auf rotierende Maschinen angewiesen sind, wie z. B:

  • Papierherstellung

  • Chemische Verarbeitung

  • Textilproduktion

  • Stromerzeugung

  • Bergbau

  • Stahlerzeugung

Die wichtigsten Verwendungszwecke sind:

  • Nicht-intrusive Überwachung der Gesundheit von Wälzlagern

  • Identifizierung von Rissen sowohl im Innen- als auch im Außenring von Lagern

  • Erkennung von WalzendefekteVerschleiß, und schlechte Schmierung

Diese Technik liefert wichtige Erkenntnisse für die Wartung und Diagnose des Zustands von rotierenden Maschinen.

Analyse von Lagern und Getrieben

Die Hüllkurvenbeschleunigung ist eine leistungsstarke Technik zur Demodulation hochfrequenter Beschleunigungsspitzen in charakteristische Frequenzen, die mit Lagerfehlern und Zahneingriffsmustern verbunden sind. Dies ermöglicht die Erkennung von Fehlern wie Rissen, Verschleiß und Fluchtungsfehlern in rotierenden Maschinenkomponenten.

Die Software von Dewesoft enthält eine umfassende Lagerdatenbank die eine breite Palette von Lagermodellen enthält, was die Analyse bestimmter Lager erleichtert. Die Datenbank ist vollständig anpassbar, so dass die Benutzer bei Bedarf neue Lager hinzufügen können, was Flexibilität für verschiedene Anwendungen gewährleistet.

Die Software identifiziert automatisch kritische Frequenzen im Spektrum, z. B. Innen- und Außenringdefekte, Käfigdurchlauffrequenzen und Zahneingriffsfrequenzen. Diese Frequenzen werden für jeden Teil des Lagers oder des Getriebesystems hervorgehoben, wodurch es einfacher wird, potenzielle Probleme zu erkennen und eine rechtzeitige Wartung sicherzustellen.

Diese fortschrittlichen Diagnosefunktionen tragen dazu bei, die Zuverlässigkeit von Maschinen zu verbessern, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Lebensdauer von rotierenden Komponenten zu verlängern.

Lagerfehlererkennung durch Hüllkurvenanalyse

Die Hüllkurvenerkennung ist ein Standardverfahren zur Früherkennung von Fehlern an Kugellagern bzw. Wälzlagern.

Das beschädigte Element in einem Wälzlager erzeugt periodische Stoßimpulse, die das Schwingungssignal amplitudenmodulieren. Das Nachschwingen gibt dabei Aufschluss über die Eigenfrequenz der Komponente. Durch FFT-Analyse der Hüllkurve werden die typischen Frequenzen von Innenring, Außenring, Käfig und Kugeln sichtbar, welche abhängig von der Lagergeometrie und der aktuellen Drehfrequenz sind.

Die DewesoftX Hüllkurvenanalyse und die Lagerdatenbank vereinfachen das Auffinden der zu den Lagerkomponenten zugehörigen Frequenzen. Kinematische Cursor können dynamisch der Drehzahl folgen und zeitbasierte Zusatzkanäle erzeugen, mit der das Trenden der Lagerfrequenzen stark vereinfacht wird.

Laden Sie hier die Broschüre zur Lagerschadensdiagnose herunter.

Hüllkurvendetektion - Energie und Spitzenwert verfügbar

Der Algorithmus zur Hüllkurvenerkennung ist in hohem Maße konfigurierbar und bietet mehrere wichtige Funktionen:

  • Keine Begrenzung der Hochpassfilterfrequenz: Ideal für langsam drehende Maschinen, insbesondere in Verbindung mit dem Dewesoft ASI-1xVIB Beschleunigungssensor, der einen flachen Frequenzgang von 0 Hz bis 10 kHz aufweist.

  • Erkennung von Energie und Spitzenwerten: Beide RMS und PEAK Werte berechnet werden, wobei RMS die Energie der Spikes darstellt und PEAK den maximalen Spike-Wert erfasst.

Das Hüllkurvensignal kann in verschiedenen Darstellungsarten visualisiert werden, darunter:

  • Zeitliche Wellenform

  • Frequenzspektrum (mit Hz oder RPM auf der horizontalen Achse)

  • Spektrum bestellen

Diese Version verbessert die Lesbarkeit durch eine klare Struktur und hebt die wichtigsten Punkte wirksam hervor.

FFT-Analyse (schnelle Fourier-Transformation)

Das FFT-Analysator-Modul bietet alle Funktionen für die Spektralanalyse mit erweiterter Mittelwertbildung, wählbarer Auflösung (bis zu 64000 Linien) oder direkter Angabe der Linienbreite (0,01 Hz). Zum leichteren Vergleich können mehrere Kanäle in derselben FFT-Anzeige dargestellt werden. FFT-Merkmale:

  • Vielfältige Marker: ermöglichen einen einfachen Zugriff auf markierte Frequenzwerte. Es sind Marker für Frei, RMS, Max, Seitenband und Dämpfung verfügbar.

  • Harmonische Marker: einfach die zugehörigen Oberschwingungen per Drag&Drop identifizieren

  • Lagerschadens-Marker: zeigen basierend auf dem Hüllkurvenprinzip direkt Außen-/Innenring-, Kugel- bzw. Käfig-Frequenzen an, zur Früherkennung von Fehlern an Kugellagern

  • Auto- und Kreuzkorrelation

  • Cepstrum

  • STFT: Kurzzeit-FFT

FFT-Cursor und -Marker

Im Dewesoft FFT-Analysator können verschiedenste Marker hinzugefügt werden, und dessen Werte auch als Kanäle weiterverarbeitet (auf Grenzen abgefragt, Trend-Analyse, etc.) werden. Unser Frequenzanalysator bietet folgende Marker:

  • Freier Marker: Freie Marker können für frei wählbare Frequenzen hinzugefügt werden, und zeigen die ermittelte Amplitude an.

  • Maximum-Marker: Der Maximum-Marker findet dynamisch die höchste(n) Amplitude(n) im aktuell ausgewählten Spektrum.

  • RMS-Marker: RMS-Marker summieren alle FFT-Linien im ausgewählten Frequenzband und berechnen den RMS-Wert.

  • Seitenbandmarker: Der Seitenbandmarker überwacht die modulierten Frequenzen links und rechts von der ausgewählten Mittellinie.

  • Harmonischer Marker: Zeigt Oberwellen der Grundfrequenz an und kann verwendet werden, um rotierende Maschinenkomponenten zu identifizieren, bzw. Signalverzerrungen und Nichtlinearitäten zu untersuchen.

  • Dämpfungsmarker: Dämpfungsmarker eignen sich z.B. für die Beurteilung von Peaks der Übertragungskurven beim Modaltest. Berechnet wird wahlweise Qualitätsfaktor, Dämpfungsverhältnis oder Dämpfungsrate.

  • Deltamarker: Zeigt die Differenz der Kanalwerte zwischen zwei Positionen des Markers an.

  • Kinematische Marker: Die vielfältig einstellbare Hüllkurvenmathematik dient zur Erkennung der Lagerfrequenzen und Lagerfehler, kinematische Marker basierend auf Drehzahl-Vielfachen (die auch dynamisch folgen) vereinfachen die Fehlererkennung während der Messung. Erstellen Sie Ihre eigenen Lagersätze in der Datenbank.

  • Zoom-Marker: Ziehen Sie von links nach rechts ein Fenster auf, um ganz einfach in den gewünschten Frequenzbereich zu zoomen.

  • Vektorschnittmarker: Mit diesem kann beispielsweise ein benutzerdefinierter Bereich eines Spektrums als neuer Kanal ausgegeben werden.

  • Triggermarker: Gibt 0 oder 1 aus, je nachdem ob der benutzerdefinierte Triggerpegel durch das asugewählte Signal überschritten wird.

Alle Marker können wahlweise neue Zeit-Kanäle erstellen, die gespeichert und für zusätzliche Trend-Analysen verwendet werden können.

Kinematische Markierung

Kinematische Marker werden verwendet, um die Lagerfrequenzen und Lagerfehler zu identifizieren. Die DewesoftX-Software bietet eine bequeme Möglichkeit, ein neues Lager zu den Kinematischer Cursor-Editor.

Jede Lagerdatenbank enthält Lagerdaten (wie hoch ist die Basis des Bauteils (Käfig, Wälzkörper, Außenring und Innenring) bei 1 Hz und bei welcher Frequenz hat das Bauteil eine Spitze im Frequenzbereich).

Eigenschaften der Kinematik-Marker:

  • Aktueller Wert: Zeigt nur den aktuellen Wert des Markers an und kann während des Speicherns bedient werden.

  • Vollständige Geschichte: Speichert berechnete Werte in Ausgangskanälen und kann als Eingang in anderen Modulen verwendet werden.

  • Snap auf Datenpunkte: Wenn diese Option ausgewählt ist, rastet die Position des Markers an der FFT-Bin ein; andernfalls kann der Marker an einer beliebigen Frequenz platziert werden, wobei der Wert bei genau dieser Frequenz interpoliert wird.

  • Spitzenwert in der Region finden: Wenn diese Option ausgewählt ist, sucht der Marker automatisch nach dem Peak innerhalb des ausgewählten Frequenzbandes, das auf die Position des Markers zentriert ist.

  • Verbesserung der Spitzengenauigkeit: Falls ausgewählt, werden die Spitzenposition und der Spitzenwert aus den FFT-Daten interpoliert.

  • Kinematischer Cursor: Weisen Sie den entsprechenden Marker aus dem Kinematic Cursor Editor zu.

  • Quelle der Position: Die Positionsquelle hat zwei Modi -Widget-Markierung und Kanal. Wenn der Widget-Marker ausgewählt ist, wird die Position manuell festgelegt. Unter Kanal-Moduswird die Position durch den aktuellen Wert des ausgewählten Kanals bestimmt.

  • Häufigkeit der Rotation: Bestimmt die Position der kinematischen Marker. Die Frequenz muss manuell eingegeben werden und kann in Hz oder RPM definiert werden.

Nach der Einrichtung kann der Benutzer die kinematischen Marker bei den in der Datenbank der kinematischen Cursor definierten Frequenzen sehen. In der Tabelle wird auch angezeigt, welchem mechanischen Teil die jeweilige Frequenz zugeordnet ist.

Kinematische Marker können auch in der DewesoftX 3D-Grafik sichtbar sein.

Auto-Korrelation und Kreuz-Korrelation

Die typischerweise verwendeten Ergebnisse der FFT-Analyse sind die Leistungsspektren (Autospektren / Auto-Korrelations-Spektren), die von einzelnen Eingangskanälen berechnet werden.

Wenn für die Analyse von Korrelations- und Phasenbeziehungen Charakteristiken von Kanälen zueinander benötigt werden, finden die Kreuzleistungsspektren Anwendung. Das Kreuzkorrelations-Spektrum kann immer zwischen zwei Kanälen gebildet werden.

Ordnungs-Analyse

Das Modul für die Ordnungsanalyse macht es extrem einfach, Daten aus dem Zeitbereich in den Ordnungsbereich zu transformieren. Es kann eine beliebige Anzahl von Oberschwingungen (Amplituden- und Phasenwinkel) extrahieren, die in den folgenden Widgets visualisiert werden können: Bode Plot, Campbell-Plot, Nyquist, 3D FFT, XY- und Orbit-Plot. Anhand der 3D Wasserfall-FFT bzw. Kaskade kann einfach zwischen Strukturresonanzen (Eigenfrequenzen) und Oberschwingungen des Antriebs und anderen Mischfrequenzen unterschieden werden, um ein klares Bild des dynamischen Verhaltens der Maschine zu vermitteln.

Die Ordnungsanalyse kann basierend auf jedem Eingangskanal erfolgen: Beschleunigungssensor, Mikrofon, und sogar dem Ausgang des Torsionsschwingungsmoduls (siehe unten). Die patentierte digitale Zählertechnologie (Supercounter®) ermöglicht präzise und wiederholbare Messungen. Die Ergebnisse werden in einem 3D-Farbspektrogramm und einem 2D-Diagramm für ausgewählte Ordnung und Phasenextraktion über die Drehzahl dargestellt.

Erfahren Sie mehr über die Ordnungsanalyse (Order-Tracking):

Features

Hauptmerkmale des Moduls zur Ordnungsanalyse:

  • Einfach und leicht einzurichten

  • Dedizierte Re-Sampling-Methode für scharfe Ordnungstrennung

  • Messung im Zeitbereich, um alle Vorteile zu erhalten

  • 2D-, 3D-Wasserfall im Ordnungs- oder Frequenzbereich (Campbell-Plot)

  • Extraktion von Amplitude und Phase

  • Neuberechnung in der Nachbearbeitung

  • Phasensynchroner Drehzahl-Eingang mit 12,5 ns Auflösung

Schwingungssignaturen ermitteln (Cepstrum)

Die Berechnung der Cepstrum-Analyse kann verwendet werden, um Eigenschaften in der Sprachanalyse, sowie Schwingungssignaturen von Getriebe- und Lagerfrequenzen zu bestimmen. Dewesoft bietet Spiegelspektrum-, Tief- und Hochfrequenz-Ausgabe.

Dewesoft Cepstrum Math bietet Einstellungen für:

  • Wählbare Blockgröße

  • Fensterung

  • Filterung

  • Überlappung und Mittelwertbildung

Das Video auf der rechten Seite zeigt, wie Cepstrum-Mathematik für ein Mikrofoneingangssignal verwendet wird, um den Namen des Sprechers zu bestimmen.