Schwingungssignal-Rekorder

Wie eine veraltet geglaubte Technologie wieder zum Einsatz kommt.

Bei der Messung und Analyse von Schwingungen direkt vor Ort kann es zu Situationen kommen, in denen es die Zeit nicht erlaubt, verschiedene Messungen mit unterschiedlichen Parametern durchzuführen. Der Grund dafür ist, dass die Laufzeit der Maschine zu kurz ist, um wiederholt Messungen durchzuführen.

Hochlauf und Auslauf sind typische Beispiele für diese Situation. Das Risiko, die Messparameter falsch einzustellen oder in der Einrichtungsphase einen Fehler zu machen, kann ziemlich hoch sein, vor allem, wenn man weiß, dass die Messung nicht wiederholt werden kann.

Mein persönliches Erlebnis war, als wir in einem Steinbruch Explosionsschwingungen messen sollten. Die Vorbereitungen hatten aufgrund der großen Menge an Sprengstoff den ganzen Tag in Anspruch genommen. Außerdem mussten die Messungen von vielen Sensoren, die an verschiedenen Stellen in unterschiedlichen Abständen vom Detonationspunkt angebracht waren, synchron durchgeführt werden.

Der geforderte Messbericht musste eine Zeitkurve von jedem Sensor und ein Diagramm enthalten, das die Energieabfallkurve als Funktion der Entfernung vom Detonationszentrum zeigt. Wir hatten den Amplituden-Trigger so eingestellt, dass die Welle der Detonation, die am ersten Sensor ankommt, die Messung auslösen würde.

Natürlich hatten wir einen Pre-Trigger (250ms) verwendet, damit wir das Rauschen kurz vor der Detonation sehen konnten. Wir waren alle nervös, als wir den Countdown bis zur Detonation herunterzählten; wir hielten den Atem an und der Sprengstoff wurde gezündet.

Ärger vorprogrammiert

Als wir das Signal sahen, wussten wir sofort, dass etwas schief gelaufen war. Zu Beginn des plötzlichen Anstiegs der Explosionsenergie gab es nicht das erwartete geringe Rauschen. Von Beginn der Messung an (einschließlich der ersten Probe) gab es hohe Amplituden, die mit der Zeit abnahmen.

Irgendetwas war schief gelaufen. Mit zitternden Händen öffneten wir das Setup-Menü des Analysators und erkannten sofort, was passiert war. Anstelle eines Pretriggers von 250 ms hatten wir einen Posttrigger von 250 ms eingestellt!

Wir hatten den gesamten Anfang des Detonationssignals verloren, und die Messung hatte 250 ms nach dem Eintreffen der Welle am Sensor begonnen. Dies bedeutete, dass wir die von unserem Kunden gewünschte Analyse nicht durchführen konnten.

Glauben Sie mir - es war sehr schwierig, dem Kunden zu erklären, warum wir die Analyse nicht durchführen konnten. Als wir scherzhaft vorschlugen, die Detonation noch einmal zu versuchen, fand der Kunde die Idee überhaupt nicht lustig. Dies war ein Beispiel für eine perfekte Situation, in der das gesamte Ereignis hätte aufgezeichnet und anschließend analysiert werden müssen.
In diesem Fall wäre die Aufzeichnung manuell gestartet worden und hätte vielleicht ein paar Minuten vor der Sprengung des Sprengstoffs laufen können, um dann manuell gestoppt zu werden. Auf diese Weise wäre der Auslöser vor der Sprengung, der zu der oben beschriebenen katastrophalen Erfahrung führte, überflüssig gewesen.

Eine weitere Situation, in der es besser ist, das Rohsignal aufzuzeichnen, ist die Messung einer Maschine, die ihren Zustand ständig ändert. Dies kann durch Leistungsänderungen oder andere ähnliche Bedingungen verursacht werden. Ein Aufzugsmotor ist ein weiteres Beispiel; zuerst gibt es einen kurzen Hochlauf, dann läuft der Aufzug eine Zeit lang kontinuierlich, dann hält er an.

Der gesamte Zyklus kann nur wenige Sekunden dauern. Es ist besser, den gesamten Zyklus aufzuzeichnen und dann den gewünschten Teil auszuwählen und zu analysieren. Die Aufzeichnung kann auch bei der Erfassung der Strecke erforderlich sein. Alle erforderlichen Schwingungsmessungen (z. B. Gesamtwerte, Spektrum und Zeitkurve) können später am Computer anhand der Aufzeichnung verarbeitet werden.

Die Geschichte des Tonbandgeräts

In den 1980er Jahren kamen die ersten "tragbaren Analysatoren" auf den Markt und revolutionierten den Bereich der Schwingungsanalyse, insbesondere für Routenmessungen. Die Tonbandgeräte wurden schnell aufgegeben, da nun alle Messwerte im Speicher des tragbaren Messgeräts gespeichert werden konnten. Die Messwerte wurden gespeichert, aber nicht die Rohdaten.

Die Prozessoren waren zu langsam, um das rohe Schwingungssignal aufzuzeichnen, und der Speicher war zu klein, um eine so große Datenmenge zu speichern. Für diejenigen, die viel jünger sind als ich, sei gesagt, dass die Festplatte in meinem PC im Jahr 1990 beeindruckende 10 MB groß war. Da es unmöglich war, eine große Datei zu speichern, musste ich immer abwägen, ob ich eine Auflösung von 400 oder 800 Zeilen im Schwingungsspektrum speichern wollte, und die Speicherung einer höheren Auflösung war nur unter ganz besonderen Umständen möglich.

Heutzutage, wo die Speicherkapazität unbegrenzt zu sein scheint, ist es sehr schwierig, einem Kunden zu erklären, dass 25.600 Linien im Spektrum nicht notwendig sind. Die Antwort könnte lauten, dass es nicht schadet, das Spektrum mit mehr Linien zu belegen.
Das stimmt, wenn es sich um Routenmessungen handelt, bei denen die Messungen in großen Abständen wie Tagen, Wochen oder Monaten wiederholt werden. Wenn wir jedoch an die Online-Überwachung denken, ändert sich die Situation dramatisch. Wenn man ein Spektrum mit 25.600 Linien auf Dutzenden von Kanälen einrichtet und jede Sekunde Messwerte erfasst, können sich selbst die heute üblichen Datenspeicher sehr schnell füllen.

In diesen frühen Jahren wünschte ich mir oft, ich hätte eine Version des "Tonbandgeräts" implementieren können, so dass ich, wenn ich zurück im Büro war, darauf zurückgreifen konnte, wenn ich feststellte, dass mein Setup in meinem tragbaren Analysator anders sein würde, wenn ich die Chance hätte, alles noch einmal zu machen. Als Hersteller von Schwingungsmessgeräten haben wir geduldig darauf gewartet, dass die Prozessorleistung und die Speichergröße so weit verbessert werden, dass wir die Aufzeichnung wieder einführen können.

"Die Bandaufzeichnung ist wieder verfügbar."

Das Adash VA4Pro Aufnahme-Modul wurde später entwickelt und der "digitale Kassettenrekorder" ist wieder Realität. Der "Rekorder" ist eines der vielen Module, die im Analysator enthalten sind. Um den Rekorder zu benutzen, muss man zunächst die Messkanäle einrichten, von denen man aufnehmen möchte.

Wir können 4 AC- und 4 DC-Kanäle gleichzeitig aufzeichnen. Wenn wir einen Wirbelstromsensor (Näherungssensor) verwenden, schließen wir den Sensor parallel an den AC- und DC-Kanal an. Wir können das AC-Signal für Faktoren wie Orbits und das Gleichspannungssignal ("Gap") aufzeichnen, um die statische Kennlinie zu erhalten. Da viel Speicherplatz zur Verfügung steht, muss die Aufzeichnungsdauer nicht vor der Aufzeichnung festgelegt werden. Die Aufzeichnung wird normalerweise manuell gestartet und gestoppt. Die Aufzeichnung kann auch durch ein externes TTL-Signal ausgelöst (gestartet) werden, so dass die Aufzeichnung beginnt, wenn das Signal erkannt wird, und endet, wenn das Signal verschwindet. Aufgrund der hohen Prozessorgeschwindigkeit und des verfügbaren Speichers wird üblicherweise eine Abtastrate von 64kHz (25kHz Frequenzbereich) verwendet, obwohl bei der Nachbearbeitung in der Regel viel niedrigere Frequenz- und Auflösungseinstellungen für die Analyse ausreichen. Die Abtastrate von fs=64kHz ermöglicht eine erstaunliche Aufzeichnungszeit von 160 Stunden bei einem Kanal oder über 32 Stunden bei kontinuierlicher Aufzeichnung mit allen vier Kanälen und einem Drehzahlsensoreingang. Sobald die Aufzeichnung abgeschlossen ist, wird das Signal auf dem Bildschirm angezeigt. Sie können dann auswählen, was Sie speichern möchten, und den Rest löschen, um unnötigen Speicherbedarf zu minimieren.

Nachbearbeitung des aufgezeichneten Rohvibrationssignals.

DIE ZWEI Modi, die am häufigsten zur Nachanalyse des aufgezeichneten Rohsignals in Adash-Geräten verwendet werden, sind der Analyser und Nachlaufanalyse. Sie können sofort nach der Aufzeichnung im Feld oder zu einem späteren Zeitpunkt im Büro eine Nachanalyse durchführen. Der Analyser-Modus bietet eine breite Palette von Messwerten: einfache (Gesamtkennwert, häufig verwendete (Zeitsignale, Spektrum) oder erweiterte Messwerte (Frequenzgang).

Der Hochlauf-/Nachlauf Modus ermöglicht die kontinuierliche Messung und Speicherung von Messwerten. Das bedeutet, dass Sie das Zeitintervall zwischen zwei Messungen einstellen können (Beispiel: die Messung wird jede Sekunde durchgeführt) oder das Intervall hängt von der Drehzahländerung ab (die neue Messung wird durchgeführt, wenn eine Drehzahländerung von mehr als 1 Hz gegenüber der vorherigen gespeicherten Messung auftritt).

Sie können die Zeit schneller ablaufen lassen....

Wenn zum Beispiel die Aufzeichnung des Hochlaufs 20 Minuten lang ist, wird die Nachbearbeitung im normalen Modus in Echtzeit (20 Minuten) wiedergegeben. Dies führt zu einer Situation, in der es so ist, als wären Sie in der Zeit zurückgereist und würden eine Auswertung direkt neben der Maschine vornehmen, aber Sie haben den Vorteil, dass Sie die Aufzeichnung mehrmals mit einer anderen Einstellung wiederholen können, bis Sie die Daten mit der optimalen Auflösung und Frequenz analysiert haben.

Wenn Sie nicht 20 Minuten warten wollen, um die Daten zu analysieren, haben wir eine einzigartige Funktion entwickelt - die Zeit kann schneller vergehen. So kann beispielsweise eine Minute auf nur eine Sekunde verkürzt werden. Dies wird durch einen speziellen Blockdatenzugriff und einen Auswertungsalgorithmus für Massendaten erreicht.

Die Beschleunigung der Zeit ist umgekehrt proportional zu der Komplexität der erforderlichen Analyse. Bei der Verarbeitung einfacher Messwerte, wie z. B. der Gesamtkennwerte, können wir die Zeit sogar um das 1000-fache beschleunigen (das bedeutet, dass eine Stunde Aufzeichnung in 3 Sekunden verarbeitet wird). Bei der Verarbeitung komplexerer Messwerte, wie z.B. der Ordnungsanalyse, die eine relativ lange Rechenzeit erfordert, können wir die Zeit in der Regel nur um den Faktor 50 verkürzen.

Der große Vorteil dieser Funktion besteht darin, dass sie dem Benutzer die Freiheit gibt, verschiedene Konfigurationen auszuprobieren und die unterschiedlichen Ergebnisse in einem Bruchteil der Zeit zu sehen. Der Analytiker kann so "experimentieren", als ob er vor Ort wäre, und die Datenerfassung am Gerät wiederholen.

Virtueller Schwingungsanalysator im Computer

Bislang haben wir über die Verwendung eines Geräts zur Schwingungsaufzeichnung und zur Schwingungsanalyse gesprochen. Es gibt jedoch noch weitere Möglichkeiten: AUFZEICHNUNGEN - können einfach vom Speicher des Geräts auf den Computer übertragen werden (per USB-Kabel).

Die VA5Pro Analyzer App kann heruntergeladen und auf Ihrem PC oder Tablet ausgeführt werden. Es handelt sich dabei um die Virtual Unit VA5Pro Software, die Sie kostenlos von www.adash.com herunterladen können.
Diese Software ist eine voll funktionsfähige Version der Firmware, die auf dem VA5Pro-Gerät ausgeführt wird. Sobald der virtuelle Schwingungsanalysator auf Ihren PC geladen ist, sehen Sie den gleichen Bildschirm wie den des VA5 Pro-Analysators. So kann ein potenzieller Kunde mit einer virtuellen Version des VA5Pro-Analysegerätes arbeiten.

MIT DER AUFZEICHNUNGSFUNKTION ENTGEHEN IHNEN KEINE WICHTIGEN INFORMATIONEN, DIE IN DEN SCHWINGUNGEN VERSTECKT SIND.

Daher haben wir schnell den Vorteil erkannt, dass wir die gespeicherten Aufnahmen des VA5Pro auf einem PC bearbeiten können. Obwohl die Verwendung von Maus und Tastatur (oder eines Touchscreens bei Verwendung von Windows 10 oder 11) diesen Prozess viel schneller und benutzerfreundlicher macht, liegt der Hauptvorteil in der höheren Verarbeitungsgeschwindigkeit und Leistung der meisten PCs im Vergleich zur CPU im Adash VA4, was zu einer noch schnelleren Analysezeit führt.

Teilen Sie Ihre Aufzeichnungen

Die einfache, auf dem Explorer basierende Dateistruktur ermöglicht es Ihnen, Ihre Aufnahmen im .wav-Format zu exportieren und sie mit Kollegen zu teilen, um sie mit verschiedenen Softwareplattformen zu verwenden. Obwohl Sie die .wav-Datei über den Audioausgang Ihres Computers abspielen und dann den Analysator zur Analyse anschließen können, ist dies nicht die beste Lösung, da der Frequenzbereich bei über 20 Hz beginnt. Die Umwandlung von digital zu analog ist nicht unproblematisch, aber besser als nichts.

Adash bietet jedoch eine viel elegantere Lösung für die gemeinsame Nutzung von Aufnahmen mit Kollegen, die nicht über den VA5 Pro-Analysator verfügen. Denken Sie daran - eine voll funktionsfähige Version des Schwingungsanalysators VA5Pro kann kostenlos von unserer Website heruntergeladen werden.

Nach dem Herunterladen auf Ihren PC können die aufgezeichneten Rohdaten von jedermann ohne Einschränkungen gemeinsam genutzt und analysiert werden. Dies kann ein sehr leistungsfähiges Werkzeug sein, wenn die Daten an einem Ort gesammelt (oder besser gesagt aufgezeichnet) werden, aber von verschiedenen Analytikern analysiert werden, die möglicherweise unterschiedliche Sichtweisen auf das, was von Interesse ist, haben; dann werden die Ergebnisse gemeinsam genutzt und diskutiert.

Die SAB (Signal Analyzer Box), die an einen Laptop oder ein Tablet angeschlossen ist, entspricht dann dem Analysator VA5 Pro.

Wir brauchen nicht unbedingt den VA5Pro, um die Aufzeichnung zu machen. Die Adash SAB (Signal Analyzer Box) ist erhältlich und verfügt über die gleichen AC/DC-Eingänge wie der VA5 Pro. Laden Sie einfach die Lizenzdatei für das SAB 4-Kanal-Modul in die Virtual Unit hoch, schließen Sie dann die SAB über einen Standard-USB-Anschluss an den Laptop oder das Tablet an und Ihr PC oder Tablet wird zu einem 4-Kanal-Analysator mit allen Funktionen des VA5.

Viele Anwender bevorzugen diese Alternative, da sie viel einfacher zu steuern ist und über die drahtlose Verbindung und den Remote-Desktop in Echtzeit mit anderen geteilt werden kann. Diese Anwendung bietet auch die einzigartige Möglichkeit, bis zu vier SAB-Einheiten zu "stapeln" und so Ihren PC in einen 16-Kanal-Monitor zu verwandeln! Die kleinen SAB-Einheiten sind viel preiswerter und einfacher zu versenden und können bequemer in einem Rucksack mit ein paar Sensoren und Kabeln transportiert werden, als in einem großen Koffer mit allem notwendigen Zubehör.

Wie sieht es mit der Zukunft aus, nur mit Aufzeichnung?

Die Möglichkeit der Aufzeichnung ist auch bei der Erfassung von Routendaten gegeben. Das bedeutet, dass Sie zusätzlich zu den üblichen Routenmessungen (Gesamtkennwert, Spektren...) auch eine Aufzeichnung für die nachträgliche Analyse machen können. Und was ist unsere Vision für die Zukunft? Warum sollten wir auf der Route die üblichen Messwerte wie Gesamtkennwerte oder Spektren aufzeichnen?

Warum zeichnen wir nicht einfach das Rohsignal auf und machen die ganze Analyse später in der Computerschnittstelle? Mit diesen Zukunftsvisionen beschäftigen wir uns in unserem Unternehmen schon seit einiger Zeit. Es liegt auf der Hand, dass es Gegner geben wird, die sagen werden, dass sie die Ergebnisse der Messungen im Feld sehen müssen, was für den Analytiker auch stimmt.

Andererseits gibt es Unternehmen, in denen die Routen von Technikern oder sogar Bedienern durchgeführt werden, die nicht viel oder gar nichts über Vibrationen wissen. In diesem Fall ist eine Aufzeichnung die bessere Lösung, sofern technisch machbar, denn der "Fernanalytiker" hat mehr Möglichkeiten. Er/sie kann die Daten wie im Standard-Routenmodus überprüfen, hat aber auch die Möglichkeit einer Nachanalyse in höherer Auflösung. Bei der Entwicklung dieser Zustandsüberwachungsplattform arbeiten wir seit langem mit unseren Kunden aus der Kernkraftindustrie zusammen. Es gibt Tausende von Messpunkten auf der Baustelle, aber nur 2 Schwingungsspezialisten, die die Daten auswerten. In diesem Fall konnten sie nicht alle Messwerte erfassen, so dass das Wartungspersonal über einfache Datensammler verfügt, um die Daten aufzuzeichnen, und die Schwingungsspezialisten dann die Nachanalyse durchführen können. Wenn eine fortschrittlichere Datenerfassung erforderlich ist, würde der Schwingungsspezialist fortschrittliche Analysegeräte verwenden und seinen Schreibtisch verlassen.