Demystifying Vibration Monitoring Part 3: Identifying and Interpreting Overall Vibration and Fault Patterns

08.04.2025

Schnellzugriff 
Teil 1: Warum Schwingungsüberwachung so wichtig ist und wie sie funktioniert
Teil 2: Prinzipien der Schwingungsanalyse für rotierende Maschinen
Teil 3: Identifizierung und Interpretation allgemeiner Schwingungs- und Fehlermuster
Teil 4: Diagnose von Unwucht, Fehlausrichtung, Spiel und Lagerverschleiß

Gesamtschwingungsanalyse

Gegenüber der Spektralanalyse ist die Gesamtschwingungsanalyse deutlich einfacher. Aus den Zeitbereichsdaten wird ein einziger Gesamtschwingungswert berechnet, der die durchschnittliche Energie der Schwingungsprobe darstellt. Dieser Einzelwert kann als Bewertungslistenindikator für den Gesamtzustand der Maschine verwendet werden. (Hinweis: Es stehen mehrere Methoden zur Berechnung des Gesamtschwingungswerts zur Verfügung.) Der Vorteil der Gesamtschwingungsanalyse ist ihre Einfachheit – es muss nur ein Wert untersucht werden.

Zu den Grundsätzen bei der Arbeit mit dem Gesamtschwingungspegel gehören:

• Eine störungsfreie Maschine muss einen niedrigen Gesamtschwingungspegel aufweisen.
• Ein hoher Gesamtschwingungspegel kann darauf hindeuten, dass ein anderes Problem mit der Maschine vorliegt, z. B. Resonanz, externe Anregung durch benachbarte Maschinen, Fundament oder Prozessprobleme usw. Weitere Prüfungen können erforderlich sein.

Analysieren von Spektraldaten rotierender Maschinen – drei einfache Schritte

Eine Ausbildung zum qualifizierten Schwingungsanalysten dauert Jahre, doch um die Daten zu prüfen, die beispielsweise unten in Abbildung 1 dargestellt sind, müssen wir uns lediglich die wichtigsten Punkte ansehen:

Die Analyse dieser Daten erfolgt in drei Schritten:

1. Identifizieren Sie Schwingungsspitzen in Bezug auf eine Quellkomponente der Maschine. Die größte Schwingungsspitze geht in der Regel von der Welle aus. Jede Wellenumdrehung erzeugt vier Schwingungen durch vier Laufradschaufeln.
   • Beachten Sie die Echos der 1X-Schwingungsspitze bei 2X, 3X, 4X und 6X.
   • Diese „Oberschwingungen“ sind bei allen rotierenden Maschinen normal.
2. Suchen Sie anhand von Schwingungsregeln nach Mustern in Daten.
3. Bestimmen Sie die Amplitude der Schwingungsspitze und das Muster, um den Schweregrad des Fehlers zu ermitteln.

Schwingungsdaten zur Überprüfung anzeigen

Eine rotierende Welle bewegt sich auf und ab, hin und her sowie in Axialrichtung. Das Schwingungsmessgerät misst in drei Bewegungsrichtungen der Welle und in zwei Frequenzbereichen. Dies ermöglicht den Datenvergleich zwischen den Achsen, um Muster zu erkennen und Maschinenfehler zu diagnostizieren – und liefert ein umfassendes Bild für die Diagnose, wie in Abbildung 2 zu sehen ist.

Analysieren von Spektraldaten typischer rotierender Maschinen

Sehen wir uns die Analyse von Spektraldaten aus drei verschiedenen Konfigurationen rotierender Maschinen genauer an, die zu unterschiedlichen Analysemodellen führen:

Gekoppelte Maschinen

Bei gekoppelten Maschinen nehmen Sie Messungen an zwei Motorlagern und zwei Pumpenlagern vor. Bei kleinen Maschinen messen Sie nur ein Motorlager und ein Pumpenlager, wie in Abbildung 3 dargestellt.

Einwellige Maschinen – direkt gekoppelt

Bei einwelligen Maschinen nehmen Sie die Messungen nur an zwei Motorlagern vor. Bei kleinen Motoren messen Sie nur ein Lager, wie unten in Abbildung 4 dargestellt. Was Sie beachten sollten:

• Messen Sie nur an den Lagern (NUR Motor).
• Das Pumpenlaufrad ist auf der verlängerten Motorwelle montiert. Keine Lager an der Pumpe
• Keine Messdaten von der Pumpe (nur Motor). Es sind weiterhin 4X- und 8X-Spitzen von den Schaufeln des Pumpenlaufrads zu erkennen.

Riemengetriebene Maschinen (Maschinen mit Getriebe sind ähnlich)

Bei riemengetriebenen Maschinen nehmen Sie Messungen an zwei Motorlagern und zwei Pumpenlagern vor. Bei kleinen Maschinen messen Sie nur ein Motorlager und ein Pumpenlager, wie in Abbildung 5 dargestellt.

Beachten Sie Folgendes:

• In den Daten von Motor und Pumpe sind jeweils 1X-Motor- und 1X-Pumpenoberschwingungen zu erkennen (die Schwingungen übertragen sich über das Fundament).
• Derselbe Frequenzbereich für beide Orte. Überlagern und vergleichen Sie die Daten beider Orte.
• Stärkere Motoroberschwingungen in den Motordaten und stärkere Pumpenoberschwingungen in den Pumpendaten.
• Die Pumpenschwingungen (vier Laufradschaufeln) liegen auf der Pumpenwelle: 4 × 1,1 = 4,4X; 8 × 1,1 = 8,8X.

Fazit

Wer Gesamtschwingungstrends versteht und weiß, wie Spektralmuster mit der Maschinenkonfiguration zusammenhängen, gibt Instandhaltungsteams die Grundlage zur effizienten Fehlerdiagnose – insbesondere für die vier häufigsten Schadensbilder bei rotierenden Maschinen.

📖 Lesen Sie Teil 4 → Diagnose von Unwucht, Fehlausrichtung, Spiel und Lagerverschleiß

Biografie des Autors: John Bernet ist Mechanical Application and Product Specialist bei Fluke Corporation. Mit über 30 Jahren Erfahrung in der Instandhaltung und dem Betrieb von Kernkraftwerken und Maschinen in kommerziellen Anlagen hat John mit Kunden aller Branchen zusammengearbeitet und Zuverlässigkeitsprogramme implementiert. Er ist Certified Category II Vibration Analyst und Certified Maintenance Reliability Professional (CMRP) mit über 20 Jahren Erfahrung in der Diagnose von Maschinenfehlern.