{"id":47236,"date":"2023-11-16T10:20:44","date_gmt":"2023-11-16T10:20:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dewetron.com\/news\/ordnungsanalyse-mit-oxygen\/"},"modified":"2025-02-03T10:03:54","modified_gmt":"2025-02-03T10:03:54","slug":"ordnungsanalyse-mit-oxygen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.dewetron.com\/de\/news\/ordnungsanalyse-mit-oxygen\/","title":{"rendered":"Ordnungsanalyse mit DEWETRON’s OXYGEN Messsoftware"},"content":{"rendered":"
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In der Welt der rotierenden Maschinen erz\u00e4hlen Schwingungen eine leise, aber m\u00e4chtige Geschichte \u2013 speziell mit Hilfe der Ordnungsanalyse. Sie bietet IngenieurenInnen auf der Grundlage von Vibrations- und Rotationsmessungen eine Vielzahl von Einblicken in das untersuchte System. Werfen wir einen Blick auf die Grundlagen der Ordnungsanalyse und entdecken ihre zentrale Rolle f\u00fcr die Wartung und Instandhaltung von Maschinen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Was ist eine Ordnungsanalyse?<\/h2>\n
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Im Kontext der Rotordynamik ist die Ordnungsanalyse die Analyse der Ger\u00e4usche oder Schwingungen von rotierenden Maschinen oder schwingenden Komponenten. Sie basiert auf Vibrations- und Geschwindigkeitsmessungen, die mindestens einen Beschleunigungssensor erfordern, um die Vibration des Pr\u00fcflings zu bewerten. Zus\u00e4tzlich wird die ermittelte oder gesch\u00e4tzte Drehzahl und Winkelposition des Rotors ben\u00f6tigt. Dies geschieht in der Regel mit Encodern oder Tachometern.<\/p>\n

Im Gegensatz zur Frequenzanalyse wird der Energiegehalt der Ger\u00e4usche oder Schwingungen nicht gegen die Frequenz, sondern gegen die Ordnung aufgetragen. In diesem Zusammenhang bezieht sich die Ordnung auf die harmonischen Komponenten von Schwingungssignalen. Jede Ordnung entspricht einem Vielfachen der Grunddrehzahl des Rotors. Das bedeutet, dass die erste Ordnung der Drehzahl des Rotors selbst entspricht, die zweite Ordnung der doppelten Drehzahl und so weiter. Jede Ordnung steht f\u00fcr eine harmonische Komponente im Vibrationssignal.
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\"Ordnungsanalyse<\/em><\/p>\n

Abb 1: Ordnungsanalyse Schritt-f\u00fcr-Schritt Anleitung<\/em><\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Wie funktioniert es?<\/h2>\n
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Zun\u00e4chst starten wir mit der Vibrationsmessung<\/a> unseres Pr\u00fcflings, z. B. einem Motor. Die geschieht mit einem Beschleunigungsaufnehmer. Im Regelfall entfernen wir im n\u00e4chsten Schritt alle irrelevanten Daten (Rauschen) aus dem Rohschwingungssignal, um nur den relevanten Frequenzbereich zu erfassen. Au\u00dferdem ben\u00f6tigen wir ein Signal, das Informationen \u00fcber die Rotationsgeschwindigkeit des Pr\u00fcflingsrotors liefert. Dies kann z. B. mit einem Tachometer erfasst werden.<\/p>\n

Bevor wir mit der Ordnungsanalyse beginnen, m\u00fcssen wir sicherstellen, dass unsere Schwingungsdaten mit der Drehung bzw. der Winkelposition des Rotors synchronisiert sind. Dies kann zum Beispiel durch die gleichzeitige Aufzeichnung von Drehzahlimpulsen erreicht werden.<\/p>\n

Sobald wir eine einzelne Umdrehung (entsprechend der ersten Ordnung) identifiziert haben, starten wir den Tracking-Algorithmus. Ziel ist es, die Frequenz\u00e4nderungen jeder Ordnung \u00fcber die Zeit zu bestimmen. Dazu unterteilen wir das Vibrationssignal in Signalbl\u00f6cke pro Umdrehung, wobei ein Block eine Umdrehung darstellt (Abb. 2).
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\"order<\/p>\n

Abb. 2: Trennung des Vibrationssignals (blau) in einzelne Bl\u00f6cke anhand des Winkelsignals (gr\u00fcn).<\/em><\/p>\n

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Um das Endergebnis zu verbessern und fehlerhafte Resultate zu vermeiden, wenden wir weitere Filter (z. B. Anti-Aliasing-Filter), Gl\u00e4ttungs- und Resampling-Verfahren an. Schlie\u00dflich wird jeder einzelne Block mit Hilfe einer Fast Fourier-Transformation<\/a> (FFT) in den Frequenzbereich transformiert. Das Ergebnis ist ein Leistungsspektrum f\u00fcr jede Winkelgeschwindigkeit [rpm].<\/p>\n

Die Ergebnisse k\u00f6nnen dann in Form von diversen Diagrammen visualisiert werden (siehe Abb. 4). Bei der Ordnungsanalyse verwenden wir jedoch in der Regel ein 2D-Farbdiagramm, das die Vibrationsintensit\u00e4t als Farbe im Spektrum gegen\u00fcber der Drehzahl darstellt. Dieses kann als Frequenz- oder als Ordnungsspektrum dargestellt werden. Das Ordnungsspektrum verkn\u00fcpft die Frequenzkomponenten im Beschleunigungssignal mit den Ordnungen der mechanischen Drehzahl. Dies erm\u00f6glicht die visuelle Verfolgung der Ordnung bei verschiedenen Drehzahlen in der Ordnungsspektrum-Darstellung und die Verfolgung der Frequenzkomponenten in der Frequenzspektrum-Darstellung (Abb. 3).
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\"frequencyAbb. 3: Links: Frequenzspektrum vs. Drehzahl; rechts: Ordnungsspektrum vs. Drehzahl.<\/em><\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Warum ist die Ordnungsanalyse von Bedeutung?<\/h2>\n
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Die Ordnungsanalyse ist ein leistungsf\u00e4higes Werkzeug, das in der Maschinendiagnose zur Analyse von Ger\u00e4uschen und Schwingungen rotierender Maschinen eingesetzt wird. Sie liefert wichtige Erkenntnisse \u00fcber den Zustand, die Stabilit\u00e4t und m\u00f6gliche Probleme innerhalb eines rotierenden Systems. Im Folgenden f\u00fchren wir mehrere spezifische Gr\u00fcnde auf, warum die Ordnungsanalyse n\u00fctzlich sein kann:
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  1. Erkennung von Fluchtungs- und Lagerfehlern:
    \n<\/strong>Fehlausrichtungen und Lagerfehler k\u00f6nnen sich als spezifische Muster im Ordnungsspektrum zeigen. Die Analyse dieser Muster hilft, das Problem zu erkennen und zu l\u00f6sen.<\/li>\n
  2. Bestimmung der Unwucht:
    \n<\/strong>Unwucht in rotierenden Maschinen kann zu unerw\u00fcnschten Schwingungen f\u00fchren. In einem solchen Fall erm\u00f6glicht die Ordnungsanalyse die Quantifizierung von Betrag und Phase der Unwucht bei bestimmten Ordnungen. Dadurch k\u00f6nnen Korrekturma\u00dfnahmen (z. B. Auswuchten des Rotors) ergriffen werden.<\/li>\n
  3. Erkennung von Resonanz:
    \n<\/strong>Resonanz ist ein Ph\u00e4nomen, bei dem die Eigenfrequenzen des Rotors mit bestimmten Ordnungen zusammenfallen. Die Ordnungsanalyse hilft bei der Erkennung und Minderung von Resonanzen.<\/li>\n
  4. Optimierung von <\/strong>Wartungsstrategien<\/strong><\/a>:
    \n<\/strong>Die Ordnungsanalyse erleichtert die vorausschauende Instandhaltung, indem sie fr\u00fchzeitig Anzeichen f\u00fcr potenzielle Probleme erkennt. Ver\u00e4nderungen im Ordnungsspektrum im Laufe der Zeit geben Aufschluss dar\u00fcber, wann Instandhaltungsma\u00dfnahmen, wie z. B. Auswuchten oder Ausrichten, wahrscheinlich notwendig werden.<\/li>\n
  5. \u00dcberwachung in Echtzeit:
    \n<\/strong>Wenn die Ordnungsanalyse in Zustands\u00fcberwachungssysteme integriert ist, liefert sie Echtzeit-Feedback. Dies erm\u00f6glicht eine sofortige Reaktion auf auftretende Probleme.<\/li>\n<\/ol>\n

     
    \nZusammenfassend bietet die Ordnungsanalyse also ein umfassendes Verst\u00e4ndnis des gesamten rotierenden Systems. Sie hilft dabei, Schwingungen zu interpretieren, potenzielle Probleme zu diagnostizieren, die Leistung zu optimieren und letztlich die Zuverl\u00e4ssigkeit und Effizienz rotierender Maschinen zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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    Wo wird sie eingesetzt?<\/h2>\n
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    Sobald es ein rotierendes System gibt, wird die Ordnungsanalyse zu einem
    \nn\u00fctzlichen und vorteilhaften Instrument. Daher wird die Ordnungsanalyse in verschiedenen Branchen eingesetzt. Hier sind einige Anwendungsbeispiele:
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    1. Luft- und Raumfahrtindustrie:
      \n<\/strong>Bei Flugzeugtriebwerken wird die Ordnungsanalyse zur \u00dcberwachung des Zustands und der Leistung von rotierenden Komponenten wie Turbinen und Kompressoren eingesetzt.<\/li>\n
    2. Autoindustrie:
      \n<\/strong>In der Automobilindustrie wird sie zur Bewertung der Dynamik von rotierenden Komponenten in Motoren und Antriebssystemen eingesetzt.<\/li>\n
    3. Fertigung:
      \n<\/strong>In Produktionsumgebungen wird es zur Bewertung des Zustands rotierender Maschinen wie Pumpen oder Motoren eingesetzt.<\/li>\n
    4. Erneuerbare Energien:
      \n<\/strong>Windturbinen und Wasserkraftgeneratoren nutzen die Ordnungsanalyse, um den Zustand rotierender Komponenten zu bewerten.<\/li>\n
    5. Stromerzeugung:
      \n<\/strong>Die Ordnungsanalyse ist von entscheidender Bedeutung in Kraftwerken, wo Turbinen und Generatoren f\u00fcr die Stromerzeugung eine wichtige Rolle spielen.<\/li>\n
    6. \u00d6l- und Gasindustrie, Bergbau, Schienenverkehr\u00a0<\/strong>usw.<\/li>\n<\/ol>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n
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      Ordnungsanalyse mit OXYGEN<\/h2>\n
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      OXYGEN ist unsere umfassende, aber einfach zu bedienende Messsoftware. Die Software ist nicht nur f\u00fcr die Datenmessung konzipiert, sondern bietet auch unz\u00e4hlige Analyse- und Visualisierungswerkzeuge. Dazu geh\u00f6rt auch ein Ordnungsanalyseinstrument<\/a> zur Berechnung und Visualisierung von Frequenz- und Ordnungsspektren. Neben Spektrogrammen und Intensit\u00e4tsdiagrammen stehen viele weitere Funktionen zur Verf\u00fcgung, wie z. B. die Extraktion gew\u00fcnschter Ordnungen f\u00fcr eine detailliertere Analyse.<\/p>\n

      Hinweis: Die Ordnungsanalyse-Funktion von OXYGEN ist eine zus\u00e4tzliche Software-Option und ist nicht in der Basisversion von OXYGEN enthalten.
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      \"Ordnungsanalyse-Bildschirmvorlage\"<\/p>\n

      Abb. 4: Beispiel f\u00fcr die Visualisierung der Ordnungsanalyse mittels OXYGEN.<\/em><\/p>\n

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      DEWETRONs Ordnungsanalyse in Aktion<\/h2>\n
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      In den folgenden Videos zeigen wir ein vollst\u00e4ndiges Anwendungsszenario, um die Benutzerfreundlichkeit und Funktionalit\u00e4t dieser Funktion zu demonstrieren. Um ein reales Szenario darzustellen, zeigt das erste Video die Messung und Untersuchung von Rotationsschwingungen. Das zweite Video demonstriert dann die Ordnungsanalyse des erfassten Signals.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

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      Laden Sie jetzt unsere Software OXYGEN kostenlos herunten und testen Sie sie und ihre verschiedenen Analysetools. Beachten Sie jedoch, dass die kostenlose Version von OXYGEN auf 30 Sekunden ununterbrochene Berechnungszeit begrenzt ist. Dennoch ist es m\u00f6glich, alle Berechnungs- und Analysefunktionen zu testen. Und falls Sie gr\u00f6\u00dfere Datens\u00e4tze ben\u00f6tigen, k\u00f6nnen Sie unter dem folgenden Link auch mehrere Demodaten herunterladen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

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      Zusammengefasst:<\/h3>\n
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      Die Ordnungsanalyse ist ein leistungsstarkes Analysewerkzeug f\u00fcr rotierende und vibrierende Maschinen und Systemkomponenten. Sie untersucht bestimmte Frequenzkomponenten, die als \u201eOrdnungen\u201c bezeichnet werden und Oberschwingungen in Bezug auf die Drehzahl der Maschine darstellen. Der grundlegende Prozess beinhaltet die FFT der Schwingungsdaten vom Zeitbereich in den Frequenzbereich. Dies erm\u00f6glicht die Identifizierung und Visualisierung der jeweiligen Ordnungen und hilft bei der Diagnose von Problemen wie Fehlausrichtung, Unwucht und vielem mehr. Als solches ist sie ein unverzichtbares Werkzeug, um die Zuverl\u00e4ssigkeit und Effizienz von rotierenden Maschinen in verschiedenen Industriezweigen sicherzustellen.
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