Relative Wellenschwingungsüberwachung und Schwingungsanalyse an großen gleitgelagerten Maschinen wie Generatoren, Großmotoren und Turbinen

Die Falcon-Serie ist ein Komplettsystem zur Messung der relativen Wellenschwingung gleitgelagerter Maschinen, bestehend aus smarten oder konventionellen Wellenschwingungssensoren, modularen Überwachungsgeräten von 2- 32 Kanälen und Analysesoftware.

 -     Induktive Messung des Abstands: Welle <> Lager mit smarten Weg-Sensoren (bis 4mm Messbereich)

-     Erfassung, Verdichtung und Überwachung der Messwerte mit Überwachungsmodulen (Falcon, Rhino)

-     Überwachung der Schwingungskennwerte PeakPeak, PeakMax und vektorieller Maximalausschlag Smax

-     Überwachung nach ISO 20816 und optionale Analyse mit Orca-Software (FFT, Orbit, Polar,….)

Falcon - alles komplett für die Wellenschwingugsmessung

Anwendungsbeschreibung

Große Maschinen wie Generatoren und Turbinen verfügen über gleitgelagerte Wellen. Die Bewegung der Welle im Lager hat sehr unterschiedliche Ursachen und wird mit berührungslosen Wegsensoren, auch als Wellenschwingungssensoren bezeichnet. Es werden sowohl der statische Wellenabstand (GAP) als auch die dynamische Bewegung erfasst. Nach ISO 10816/20816 werden Kennwerte wie Peak und Smax überwacht. Gleichzeitig sagt die Schwingungsform und Schwingungsanteile dem Fachmann ob die Maschine „rund läuft“. Die radiale Schwingungsamplitude und die radiale Position der Welle sind primäre Indikatoren für den mechanischen Gesamtzustand rotierender Maschinen. Es ist möglich, viele Maschinenstörungen zu erkennen, wie z.B.: Rotorunwucht, Ausrichtungsfehler, Lagerverschleiß und Reibung. Einige Maschinentypen erzeugen Schwingungen, die durch die Messung der relativen dynamischen Bewegung der Welle in Bezug auf das feststehende Lager nicht leicht zu erkennen sind. Je nach Lagersteifigkeit können Schwingungen direkt auf die Lagergehäuse übertragen werden. Dies kann auch bei Wegamplituden auftreten, die mit Wellenmessverfahren nicht erfasst werden können. In solchen Fällen wird ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser oder ein elektrodynamischer Geschwindigkeitssensor eingesetzt, um die absolute Schwingstärke der Lagerschwingungen zu messen. Die Überwachung von Wellen- und Lagerschwingungen ist in den Normen ISO-7919 und ISO-10816 spezifiziert und gilt für alle rotierenden Maschinen wie z.B. Wasserturbinen, Gasturbinen, Dampfturbinen, Pumpen, Ventilatoren, Kühlgebläse. Die Analysesoftware ORCA ist für Fachleute entwickelt worden und wertet die Rohsignale der Sensoren tiefgehend aus und stellt diese in Expertendiagrammen wie Polardiagramm, Shaft-Center-Line oder Orbit Diagramm dar. Auch die Auswertung als FFT oder Spektrogramm wird im Standard unterstützt.

Einsatzgebiete 

Wasserkraftturbinen und -generatoren, Gas- und Dampfturbinen, Kompressoren, Verdichter…

Systemaufbau

Eine Falcon Systemlösung besteht aus induktiven Wegsensoren, Überwachungsgerät und optionaler Analysesoftware

Systemaufbau Falcon Serie

 

Wirbelstrom-Wegsensoren

Die Wirbelstrom-Wegsensoren AVPPT-280 werden zur berührungslosen Messung von Wellenschwingungen und -positionen eingesetzt. Der Sensor ist mit einer integrierten Linearisierungselektronik ausgestattet, um eine sehr gute Linearität und aktive Temperaturkompensation zu gewährleisten. Der interne Oszillator, der auf über 750kHz abgestimmt ist, sorgt für eine Messung mit minimalem magnetischem Rundlaufeffekt. AVPPT-280 kann entweder für Messungen zwischen 0,2mm und 2,2mm oder 0,2mm und 4,2mm verwendet werden. Der Spannungsausgang ist direkt proportional zum gemessenen Abstand. Der Sensorkopf ist stoßfest. Das abgedichtete Gehäuse ist auf beiden Seiten des Sensors öl- und wasserbeständig. Das optionale Konfigurationskit (Software, Kabel und USB-Adapter) ermöglicht die Einstellung des Messbereichs und die Kalibrierung.

-     Entwickelt für lange Lebenszyklen und raue Umgebungen

-     eine Sonde für den Empfindlichkeitspegel 8mV/?m oder 4mV/?m

-     Messbereich 0,2…2,2mm und 0,2mm..4,2mm, Frequenzbereich: 0..2kHz

-     Integrierte Linearisierungselektronik, aktive Temperaturkompensation

-     Eingebaute digitale Schnittstelle für Kalibrierung und Sensorkonfiguration

-     Optional: Konfigurations-Kit für Einstellung und Kalibrierung

 

 

Induktiver Wegsensor
PPT-280 Wegsensor

Spezifikation PPT- Wegsensoren

Werkstoff Sensorkörper Stahl, Korrosionsbeständig
Stromversorgung -20VDC bis -30VDC oder +20VDC bis +30VDC
Stromaufnahme < 20mA
Linearer Bereich 0,2 bis 2,2mm oder 0,2 bis 4,2mm
Empfindlichkeit 8mV/?m oder 4mV/?m
Ausgangsbereich (0,2 bis 2,2 mm oder 0,2 bis 4,2 mm
Temperaturempfindlichkeit < 300ppm/°C, 0,2 bis 2,2mm
Linearität (Abweichung von der geraden Linie) 0,2mm bis 2,2mm: ±0,02mm
2,2mm bis 3,2mm: ±0,07mm
3,2mm bis 4,2mm: ±0,2mm
Wiederholgenauigkeit < 0,2%
Frequenzgang (±3dB) 0 bis 2kHz
Minimale Zielgröße ø20mm
Temperaturbereich (Sensor und Kabel) - Betrieb -25°C bis 80°C
Temperaturbereich (Sensor und Kabel) - Lagerung -40°C bis 90°C
Schutzklasse IP67
Standardausführung der Sonde M10x 1
Maximaler Anzugsmoment 5Nm
Gehäuselänge 70mm
Kabel-Gesamtlänge 10m, 5 Pole und Schirmung mit optionalem Schutzrohr aus Metall
Optionaler Push-Pull-Anschluss 1m Festkabel mit 9m abnehmbarem Kabel

 

Falcon - modulare und skalierbare Überwachung und Analyse von Wellen- und Lagerschwingungen

 

Die Falcon Serie besteht aus 2-kanaligen Erfassungsmodulen für unterschiedliche Anwendungen, die es erlauben eine verteilte Architektur aufzubauen. Die Ankopplung eines Analyse-PCs oder einer SPS-Steuerung erfolgt mit der optionalen Kommunikationsbaugruppe Falcon.COM.

 -       Falcon.MMS ist die Kommunikationsbaugruppe zum Anschluss von bis zu 16 Falcon Modulen mit ModBusTCP Schnittstelle zur SPS und parallel LAN zum Anschluss eines Analyse-PC

 -       Falcon.VlB erfasst und überwacht absolute Lager- und relative  Wellenschwingung an Turbinen, Generatoren, Verdichtern,… nach DIN 10816

 -       Falcon.BCU für die Lagerschadensanalyse mit Berechnung des BCU Wertes

 -       Falcon.EW speziell für die Erfassung und Verarbeitung von Wickelkopfschwingungen -die mit faseroptischen Beschleunigungssensoren erfasst  werden

Jedes Erfassungsmodul kann die Drehzahl erfassen und eine Analyse harmonischer Schwingungsanteile und dazugehöriger Kennwerte direkt Online ausführen. Die synchronen, dynamischen Eingänge sind zum Anschluss von IEPE Beschleunigungssensoren als auch von Wellenschwingungssensoren oder allgemeinen dynamischen Sensoren geeignet. Die Falcon Serie verfügt über einen internen Datenspeicher (integrierte microSD-Karte), der eventgetriggert (im Schadensfall) Messwerte hochaufgelöst abspeichert und so eine Oflline-Analyse ermöglicht Das Modul kann über analoge Ausgänge, sowohl 4...20mA als auch Digitalausgang, einfach an ein Automatisierungssystem angeschlossen werden. Für die Analyse von Rohsignalen befinden sich „Buffered Outputs", ausgeführt als BNC Buchsen, auf der Gerätefront. Zusätzlich stellt jedes Falcon Erfassungsmodul die Messwerte und Status über Modbus zur Verfügung. Die Konfiguration des Falcon Systems erfolgt über USB. Tiefergehende schwingungstechnische Analyse wie FFT, Orbit und Wasserfalldiagramme sind mit der optional lieferbaren Orca Analysesoftware möglich.

Falcon - modulare und skalierbare Überwachung

 

ORCA CMS Software

Die CMS-500 Orca Condition Monitoring Software hilft Ihnen, den Zustand Ihrer Anlagen zu verstehen und kostspielige und ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden. Das System bietet eine einfache Sicht auf die Zustandsüberwachungsdaten und ermöglicht es den Anwendern fundierte Entscheidungen zu treffen.

Das CMS-500 Orca Condition Monitoring Softwarepaket besteht aus einem Datenserver und einem Datenclient.

Der Datenserver ermöglicht es, die von den Datenerfassungssystemen PMS-300 Rhino und PMM-300 übertragenen Daten in einer Datenbank aufzuzeichnen. Der Datenserver wird automatisch aus den angeschlossenen Datenerfassungsmodulen konfiguriert. Der Server ist in der Lage, Roh- und Trenddaten in verschiedenen Tabellen aufzuzeichnen, was eine effektive Datenreduktion und -auflösung ermöglicht. Im Ereignisfall (Alarm oder Warnung) werden nachträgliche Rohdaten permanent in der Datenbank gespeichert. Rohdaten können auch mit Hilfe von Schedulern erfasst werden.

Mit dem Data Client können Sie die in der Datenbank gespeicherten Daten visualisieren. Die Client-Software greift über das TCP/IP-Protokoll auf die Datenbank zu. Die Software bietet einen effektiven Überblick über den Zustand Ihrer Anlage und Maschine, indem sie Balkendiagramme und Statusanzeigen anzeigt.

ORCA ermöglicht die Online-Überwachung und ermöglicht gleichzeitig die Entwicklung Ihrer Maschine durch Visualisierung von Trends und die Erstellung von Diagnosen mit spezifischen Darstellungen der Rohdaten zu verfolgen. Die verfügbaren Diagnose-Ansichten sind abhängig vom Erfassungsmodus, der in den Erfassungsmodulen PMS-300 Rhino oder PMM-300 eingestellt ist. Beispielsweise sind FFT, Wellenmittelpunkt (Shaft Center Line) und Orbits verfügbar, wenn das Erfassungsmodul für Wellenschwingungen konfiguriert ist.

CMS-500 Orca bietet eine große Auswahl an Diagnosemöglichkeiten für Wellen- und Lagerschwingungen, Luftspalt, Laufschaufelspiel, Wickelkopfschwingung, Statorstange, Statorkern und Magnetflussüberwachung. Die Software ermöglicht die Kreuzverknüpfung von Daten zum Vergleich der Schwingungspegel verschiedener Anläufe oder zur Korrelation der Schwingungspegel in Abhängigkeit von Prozessparametern (Leistung, Geschwindigkeit,...).

Orbit
Rohsignaltrend
FFT und Trend
Wellenmittelpunkt

 

 

Spezifikation ORCA Software

Aufgezeichnet werden Echtzeitdaten, bestehend aus Rohdaten und Trenddaten. Historische Daten, bestehend aus Roh- und Trenddaten, die permanent in der Datenbank gespeichert werden. Die Trenddaten werden kontinuierlich mit 4 verschiedenen konfigurierbaren Auflösungen gespeichert. (Sekunden, Minuten, Stunden und Tage).

Der Datenclient CMS-500 ist über TCP/IP mit der SQL-Datenbank verbunden und ermöglicht den Fernzugriff von verschiedenen Rechnern in der Datenbank.

Die Software zeigt die Erfassungshardware (Pmx-Geräte) strukturiert nach Unternehmen, Standort und Maschinen. Der Überblick ist so am besten gewährleistet.

Die verfügbaren Visualisierungs- und Diagnosefunktionen werden durch die Konfiguration des PMx-300 automatisch definiert. Das System zeigt die Maschinenübersicht mit aktuellen Schwingungsparametern in Form von Balkendiagrammen, Trenddaten und Rohdaten mit folgendem Inhalt an:

- FFT,

- Wasserfall,

- Rohsignal Trend,

- Orbits,

- Shaft-Center-Line,

- Bode-Diagramm,

- Nyquist-Diagramm,

- Polaransicht für Luftspalt,

- Minimal-Luftspalt, Signatur,

- Polprofil,

- Statorprofil,

- Magnetflussprofil

 Funktionsübersicht frei generierbar:

- Maschinenübersicht und Balkendiagramme,

- Rohsignal Echtzeit- und Trenddatenvisualisierung,

- Historische Trenddatenspeicherung und -visualisierung,

- Ereignisbasierte Rohdatenspeicherung und -visualisierung.

 

Modulare Schwingungsüberwachung für Wellen, Lager und Wickelkopfschwingungen als IoT Komplettpaket mit Webvisualisierung und Fernüberwachung

 

Die Kombination aus der Falcon-Serie mit dem WebHMI macht die Schwingungsüberwachung zur IoT Lösung; geeignet auch für kleinere Anlagen (Kompressor, BHKW, Generator, Turbine, Motor). Falcon besteht aus 2-kanaligen Erfassungs- und einem Kommunikationsmodul.

-       Falcon.VlB: absolute Lager- und relative  Wellenschwingung nach DIN 10816

-       Falcon.BCU: Wälzlagerdiagnose nach DIN 3832

-       Falcon.EW: Überwachung von Wickelkopfschwingungen

Der interne Speicher erfasst ereignisgetriggert Messwerte hochaufgelöst. Falcon überträgt die Messwerte über digitale Schnittstelle zum WebHMI Gerät. Damit erfolgt die lokale oder dezentrale Visualisierung. Optional werden Daten in die Cloud gesendet. WebHMI besitzt ein integriertes, webbasiertes SCADA System mit Bedien- und Beobachtungsfunktionen und kombiniert die Funktionen eines (W)LAN-Routers. Schaubilder können mit jedem Endgerät und Browser dargestellt werden. Die Ankopplung erfolgt über die LAN Schnittstelle oder drahtlos über WLAN. Die WWAN-Schnittstelle unterstützt 3G/4G Modems. Ein interner Datenspeicher bis 32 GB macht WebHMI zum Datenlogger mit komfortablen Zugriff auf die historischen Messwerte. Das IoT Protokolle MQTT und Modbus TCP sind integriert. Bei verteilten Systemen kann der übergeordnete Zugriff auch über die WebHMI-Cloud erfolgen. Dort werden WebHMI Systeme zusammengefasst und übergreifend visualisiert. AVIBIA bietet diese IoT Lösung als Komplettpaket mit Sensoren, und Falcon-/ WebHMI Geräten an.

Falcon Komplettlösung
Falcon als IoT Lösung