Untersuchen Sie bewegliche Maschinen durch „Einfrieren“

03-20-2015 | Schwingungen
Repair Services

New Fluke stroboscope helps halt equipment problems

Neues Stroboskop von Fluke hilft, Geräteprobleme in Schach zu halten

Wie ältere Menschen tendieren auch ältere Maschinen mit fortschreitendem Alter zur Verlangsamung ihrer Prozesse. Es sei denn, sie erhöhen das Tempo.

Bei Technikern stellt sich die Frage, wie stark sich die Drehzahl einer Maschine verändert und warum, und – ob dies ein Problem darstellt? Außerdem geht es nicht nur um ältere Maschinen. Fast alle Geräte, die sich drehen oder sich hin und her bewegen, arbeiten mit einer Optimaldrehzahl, die durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden kann.

Beginnen wir mit der Grundfrage: WIE SCHNELL dreht sich dieses Ding eigentlich? Das neue Stroboskop Fluke 820-2 gibt darauf Antwort. Durch die Beleuchtung eines sich drehenden oder sich hin und her bewegenden Teils mit starken Blitzimpulsen seiner sieben lichtemittierenden Dioden (LEDs) kann das Fluke 820-2 eine Maschine mit einer Drehzahl von 30 U/min bis 300.000 U/min so darstellen, als ob sie still steht – damit wird der Benutzer exakt darüber informiert, wie schnell sich das Zielobjekt dreht bzw. hin und her bewegt.

Es handelt sich hier um den „stroboskopischen Effekt“, ein visuelles Phänomen, das auftritt, wenn eine ununterbrochene Bewegung als eine Serie von kurzen Ausschnitten dargestellt wird, wodurch das sich bewegende Objekt scheinbar verlangsamt oder sogar angehalten wird. Hinzu kommt, dass hierzu die Maschine oder Fertigungsstraße nicht heruntergefahren oder das Gerät unter Testbedingungen berührt werden muss, wie das bei anderen Methoden der Fall ist.

Die präzise Messung von Maschinenrotation und -schwingung sind die Hauptaufgaben von professionellen Instandhaltungstechnikern, Maschinenführern sowie Produktions- und Qualitätskontrollteams. Das neue Stroboskop Fluke 820-2 ist auf den Betrieb vor Ort in u. a. Fertigungsbetrieben der Textil- und Lebensmittelbranche ausgelegt, in der Kfz- und Luftfahrtindustrie sowie im Bergbau und in Bereichen der Metallindustrie und Petrochemie. Es erfüllt außerdem seinen Zweck in Reparaturbetrieben und Messbänken. In all diesen Bereichen ist die Fähigkeit, zu sehen, was passiert – und wie schnell – ein kritischer Faktor bei einer Beurteilung der Betriebseigenschaften einer Maschine.

Anwendungsbereiche des Stroboskops

Die Hauptanwendung für das Stroboskop Fluke 820-2 besteht in der Drehzahlmessung eines rotierenden oder sich hin und her bewegenden Geräts wie Wellen-, Lüfter-, Pumpen-, Riemen- oder Zahnradantriebe. Arbeitet der Mechanismus innerhalb der Spezifikation? Wenn die Drehzahl zu niedrig ist, was ist die Ursache dafür? Zu hohe Last, Lagerreibung oder Schwingungen, Probleme bei der Energieversorgung – es gibt viele Möglichkeiten. Eine zu hohe Drehzahl bzw. Drehzahlvariationen könnten auf andere Probleme hindeuten. Es gibt jedoch auch andere Bereiche, in denen das Fluke 820-2 hilfreich ist.

„Das Gerät hat einen weit größeren Funktionsumfang als ein Stroboskop“, sagte der Produktspezialist John Bernet von Fluke. „Es ist nicht nur zur Drehzahlmessung von rotierenden Maschinen geeignet. Mit dem Gerät können rotierende Teile auch für eine Inspektion oder zur Fehlersuche „eingefroren“ werden. Ein Kolben, Lüfter, Abfülllinien oder Fertigungsstraßen – alles kann eingefroren werden und Sie können Ihre Fehlersuche durchführen. Wenn Sie zum Beispiel einen Lüfterflügel haben, aber diesen nicht herunterfahren möchten. Frieren Sie ihn ein und lesen Sie die Teilnummer ab.“

Alle schwingenden Objekte verfügen bei einer bestimmten Schwingungsfrequenz über eine besondere Form, die als „Schwingungsform“ bezeichnet wird. Wenn das Stroboskop seine Lichtimpulse aussendet, um mit der Frequenz einer bestimmten Schwingungsform übereinzustimmen, scheint das Objekt stillzustehen und die Form wird sichtbar. Die Resonanzfrequenz dieser Schwingungsart kann dann auf dem Display des Fluke 820-2 abgelesen werden.

Ein anderer Schwerpunkt sind Antriebsriemen. Bei einer herkömmlichen Untersuchung auf Riemenschäden muss in der Regel die Maschine heruntergefahren werden, jedoch ist dies manchmal nicht möglich. Ein Stroboskopset, das auf die Riemengeschwindigkeit ausgerichtet ist, hält den Riemen scheinbar an, sodass er auch während des Betriebs auf Verschleiß geprüft werden kann.

„Es geht nicht nur um das Einfrieren von Objekten für die Fehlersuche“, sagte Bernet, „es geht auch um die Problemerkennung beim Timing. Sie können Probleme bei der Qualitätskontrolle erkennen, zum Beispiel wo genau ein Hammer oder ein Schneidkopf zu einem bestimmten Zeitpunkt auftrifft. Sie können herausfinden, ob dies tatsächlich der Fall ist.“

Unkompliziert und Fluke-solide

Das Stroboskop von Fluke ist ähnlichen Messgeräten in mehrerer Hinsicht überlegen.

Ein wichtiger Vorteil ist die berührungslose Prüfmethode. Bei einem Laser-Tachometer (Konkurrenztechnologie) muss die Maschine angehalten werden, es muss ein Reflexstreifen an der Welle befestigt und das System anschließend wieder hochgefahren werden, bevor die Drehzahl gemessen werden kann. Eine solche Unterbrechung des Betriebsablaufs könnte schwierig oder unmöglich sein. Bei einem Kontakt-Tachometer (ein anderer Ansatz) muss ein Instrument direkt an der Welle befestigt werden, ein Plan, der nicht nur gefährlich, sondern auch im wahrsten Sinne des Wortes oft „unerreichbar“ ist. Die hellen LEDs des Fluke 820-2 können aus sicherem Abstand die Maschine beleuchten und „anhalten“, was so gut wie nie das Herunterfahren des Systems erfordert.

Ein anderer Hauptvorteil: Das Fluke 820-2 ist mobil und vor Ort einsetzbar. Dank der geringen Energieanforderungen der sieben LEDs genügen drei AA-Batterien, um das Gerät über Monate hinweg mit genügend Strom zu versorgen. Seine Feststoff-LEDs verwenden keine Glühfäden, Gase, Hohlräume oder Glas und das Gerät wurde auf einen Fall aus einem Meter Höhe getestet.

Die Robustheit von Fluke-Geräten, so Bernet, bietet einen enormen Vorteil gegenüber früheren Stroboskopen mit Xenon-Glühlampen, die Zeitgeber-Technologie wie bei Kraftfahrzeugen verwenden. „Die Xenon-Glühlampe ist die teure Komponente und, wenn sie ausfällt, schmeißen sie das ganze Gerät weg“, sagte er. „In der Regel werden diese Stroboskope in einem großen Kunststoffgehäuse geliefert, das die Xenon-Glühlampe in keiner Weise schützt, und deshalb tragen Sie diese auch nicht mit sich herum. Sie müssten mit der Arbeit aufhören, zurück ins Büro gehen, das Stroboskop holen und an seinen Einsatzort bewegen.“

Das kompakte Fluke 820-2 passt jedoch genauso bequem in die Multimeter- und Zubehörtasche eines Technikers wie in seine Hand. Die Blitzfrequenz wird über eine mehrzeilige LCD-Anzeige angezeigt. Tasten auf der Rückseite des Geräts erleichtern den Synchronisationsprozess der Blitzimpulse mit der Drehzahl durch eine zweifache Steigerung der Impulszahl bzw. deren Halbierung. Zur endgültigen Synchronisierung kann der Benutzer über einen Wechselschalter an der Vorderseite des Geräts den Blitzimpuls mit einer Fingerbewegung erhöhen oder verringern.

Eine nützliche Ergänzung

Das Gerät verfügt außerdem über erweiterte Funktionen: die Dauer der Lichtimpulse kann derart angepasst werden, dass eine größere Klarheit bei sehr hohen Testgeschwindigkeiten erreicht wird. Durch die Verkürzung der Blitzdauer haben die Objekte weniger Zeit, um sich zu bewegen. Das Bild wirkt dadurch schärfer. Das Quarz-Steuersystem arbeitet mit einer Genauigkeit von 0,02 %.

Das Stroboskop von Fluke kann zur Prüfung von Zahnrädern, Wälzlagern sowie anderen belasteten Maschinenkomponenten verwendet werden – sogar zum Einfrieren einer Bewegung als Diagnosehilfe für Frequenz und Ursache von Schwingungen in Gebäudefundamenten. Es ist eine außerordentlich praktische Erweiterung der Diagnosemessgeräte von Fluke und kann zur Fehlerbehebung, angefangen bei der Eingangsleistung bis hin zu Motorantrieben mit variabler Frequenz, Zustand und Temperatur von Elektromotoren, Schwingungen, Wellenausrichtung und vielem mehr verwendet werden.