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Einwandfreies Lager vs. defektes Lager

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Demonstration der akustischen Emission zur Überwachung rotierender Maschinen

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Lagerausfälle gehören zu den häufigsten Ursachen für ungeplante Stillstände bei rotierenden Maschinen. Die frühzeitige Erkennung von Verschleißerscheinungen ist daher ein wichtiger Bestandteil der vorausschauenden Instandhaltung.

Doch wie sieht ein beginnender Lagerdefekt aus Sicht der akustischen Emission eigentlich aus?

Um dies zu veranschaulichen, haben wir einen einfachen Prüfstand für rotierende Lager gebaut, der es uns ermöglicht, die Akustischen Emissionssignale eines einwandfreien und eines defekten Lagers unter ähnlichen Betriebsbedingungen zu vergleichen.

Das Ergebnis verdeutlicht, warum die Akustische Emission (AE) zunehmend als nützliche ergänzende Technologie für die Zustandsüberwachung rotierender Maschinen angesehen wird.

Die Demonstration: Einwandfreies Lager vs. defektes Lager

Für unsere Demonstration wurde ein rotierender Prüfstand mit austauschbaren Lagern ausgestattet, die zwei unterschiedliche Zustände repräsentieren:

Zustand 1: Einwandfreies Lager

Das Lager arbeitet normal, mit relativ gleichmäßigem Rollkontakt und ausreichender Schmierung.

Zustand 2: Defektes Lager

Ein Lager mit einem absichtlich eingebrachten oder bereits vorhandenen Defekt wird unter vergleichbaren Betriebsbedingungen eingebaut.

Ein Akustische-Emission-Sensor wird mithilfe einer geeigneten Kopplung in der Nähe der Lagerposition angebracht. Die Signale werden anschließend verstärkt und von einem AE-Überwachungssystem erfasst.

Der Zweck der Demonstration besteht nicht lediglich darin, zu zeigen, dass ein defektes Lager „lauter“ ist. Vielmehr wird verdeutlicht, dass Veränderungen der mikroskopischen mechanischen Wechselwirkungen im Inneren des Lagers messbare Unterschiede in der AE-Aktivität hervorrufen.

Was lässt sich beobachten?

Bei laufendem, einwandfreiem Lager ist die erfasste Akustische-Emissions-Aktivität im Allgemeinen relativ stabil und gering.

Wenn das defekte Lager eingebaut ist, ändert sich die AE-Reaktion merklich.

Je nach Art des Defekts und Betriebszustand kann sich dies wie folgt äußern:

erhöhte AE-Amplitude;
häufigere transiente Ereignisse;
höhere Effektivwerte oder Energieniveaus;
wiederholte, durch Stöße bedingte Bursts;
Veränderungen in der Signalverteilung über die Zeit;
erhöhte Aktivität im Zusammenhang mit Reibung oder beschädigten Wälzflächen.

Der Unterschied zwischen den beiden Zuständen lässt sich oft direkt in der erfassten Wellenform oder den Trendparametern beobachten.

Dies macht die Demonstration besonders nützlich, um zu erklären, wie die AE-Zustandsüberwachung in einem realen rotierenden System funktioniert.