mikrocontroller.net

Forum: Haus & Smart Home Vibrations Überwachung für E-Kraftwerk


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Andi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Weder Haus geschweige denn Smart, aber ich probiers trotzdem hier ;)

Für ein Klein-Wasserkraftwerk (15kVA) mitten im Wald, manchmal Tage- und 
Wochenlang unbeobachtet in Betrieb, möchte ich ein paar 
Betriebs-Parameter überwachen und bei Abweichungen via SMS alarmieren.

Unter anderem würde ich gerne auf etwaige verdächtige Vibrationen von 
Turbine und Generator reagieren, noch bevor ein Ausfall oder auch ein 
gröberer Schaden entstehen kann.

Allerdings habe ich, was die Sensorik angeht, so gar keine Ahnung.

Es gibt ja Unmengen an Industriesensoren, nur welche (leistbaren) 
könnten sich dafür eignen?

Meine Selfmade-Ansätze wären:
- Piezo-Mikrofon
- Beschleunigungssensor (ADXL335)

Für jeden Hinweis wie ich das realisieren könnte, wäre ich sehr dankbar.

Andi

Autor: Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Da es sich in diesem Falle um eine recht "grobe" Angelegenheit handelt, 
sollte im Prinzip jede Art von vibrationsempfindlichem Sensor mehr oder 
weniger gut geeignet sein.

Das viel größere Problem ist m.E., wie du feststellen bzw. beurteilen 
(lassen) willst, dass die aufgezeichneten Signale nicht in Ordnung bzw. 
ausserhalb der Toleranzen sind. Dazu müsstest du einen solchen Schaden 
verursachen oder irgendwie simulieren. Eine Art Prüfstand aufbauen ...

Autor: Andi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Frank E. schrieb:
> Da es sich in diesem Falle um eine recht "grobe" Angelegenheit handelt,
> sollte im Prinzip jede Art von vibrationsempfindlichem Sensor mehr oder
> weniger gut geeignet sein.

Danke, ich werde mal mit meinen beiden Ansätzen einen Testaufbau machen.

> Dazu müsstest du einen solchen Schaden
> verursachen oder irgendwie simulieren. Eine Art Prüfstand aufbauen ...

Im Prinzip richtig, aber leider kaum realisierbar.
Allerdings weiß ich aus der Vergangenheit (das Werk steht immerhin schon 
>20j) dass schon kleine 'Schäden', wie eine leichte Unwucht oder ein 
sich anbahnender Lagerschaden, sich akustisch dermaßen auswirken dass 
man das aus mehr als 50m Entfernung quer durch den Wald hören kann.
Eine Unterhaltung im Turbinenraum ist dann auch brüllend kaum mehr 
möglich.
Nur leider kommt, gerade auch im Winter, nur sehr selten jemand zufällig 
dort vorbei. Und noch seltener jemand der die Situation einzuschätzen 
weiß und uns gegebenenfalls alarmiert.

Mein Ansatz wäre also eine Aufzeichnung der Vibrationen im 
Normalbetrieb, sowie in den erlaubten Extrema (plötzliche Vollast, 
vollständiger Lastabwurf sowie Druckverlust) aufzuzeichnen und daraus 
die Alarmierungs-Grenzen zu ermitteln.

Mal schauen ob ich damit zu einer brauchbaren Lösung komme.

Autor: Reinhard S. (rezz)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andi schrieb:
> Allerdings weiß ich aus der Vergangenheit (das Werk steht immerhin schon
> >20j) dass schon kleine 'Schäden', wie eine leichte Unwucht oder ein
> sich anbahnender Lagerschaden, sich akustisch dermaßen auswirken dass
> man das aus mehr als 50m Entfernung quer durch den Wald hören kann.
> Eine Unterhaltung im Turbinenraum ist dann auch brüllend kaum mehr
> möglich.

Dann wäre doch ein normales Mikrofon auch ein Lösung? Vielleicht bekommt 
man durch die Verteilung der Frequenzen auch einen Eindruck vom Zustand?

: Bearbeitet durch User
Autor: Wilde Ideen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nur so dahingerotzt:
- Mikrofon, im Raum oder an der Maschine,
--> FFT fortlaufend als Bildserie speichern.
----> Bildauswertung mit z.B. OpenCV: bei Änderung 
Benachrichtigung/Alarm.

Über angemessene Audiobandbreite, Filterung (Tiefpass? Kalman?), 
Intervall d. Bildserie, Definition von Änderung muss noch nachgedacht 
werden :-)

Ich stelle mir jedoch vor dass es eine "Hüllkurve" des FFT-Bildes gibt 
welches als Normal inkl. Toleranz gelten kann. Wenn der FFT-Graph dann 
diese Schablone überschneidet gilt es die Maschine zu inspizieren.
Ggfs. Für unterschiedliche normale Betriebszustände/Arbeitspunkte auch 
mehrere Normale FFT-Bilder hinterlegen.

Warum "Bildgebend"? Es ist sicher möglich dies auch Analytisch exakt zu 
machen, dann aber auch Toleranzen mitzuberücksichtigen artet in einer 
Doktorarbeit aus. (bei xxMW jagerne, bei nur 15kW ungerechtfertigt)

Ev. ist GNURadio ein Hilfsmittel f.den Anfang wo noch Flexibilität nötig 
ist. Danach kann man über eine ad-hoc Implementierung nachdenken.
Ein RasPi oder ein MiniITX-PC sollte genügend Rechenleistung liefern.

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maschinendiagnose ist ein umfangreiches Spezialgebiet. Einfach einen 
Sensor anbringen führt im Allgemeinen nicht zum Erfolg. Der 
professionelle Weg würde in etwas wie folgt aussehen:

- Betriebsschwingungsanalyse mit einem dafür geeigneten Messsystem 
(mindestes 20 kHz Bandbreite und einem Dynamikbereich von ca. 110 dB.
- Evaluation unterschiedlicher Sensoren (x,y,z-Achse) und geeigneter 
Messstellen (hohes Erfahrungswissen notwendig)
- Evaluation einer geeigneten Sensorbefestigung
- Evaluation unterschiedlicher Auswerteverfahren (Hüllkurvenanalyse, - 
Hüllkurvenspektrum, Ordnungsanalyse, Seitenbandanalyse,…)
- Festlegung geeigneter Überwachungsverfahren (Stoßimpulswert, 
Kurtosisfaktor, Beschleunigungsscheitelfaktor, …)
- Festlegung von Grenzwerten (Normalbetrieb, Warnung, Alarm)
- Entwurf und Aufbau der Zustandsüberwachung
- Erprobung
- Feinabstimmung
- Einsatz

Auch wenn es möglicherweise frustrierend klingt, gebe ich mal einen 
Vergleich zur Aufgabenstellung „Schwingungsüberwachung, MEMS und 
Mikrofon sind vorhanden“.

Ich möchte mir ein DSP-System zur Audiosignalverarbeitung aufbauen. Ein 
7805 Spannungsregler ist schon vorhanden.

Dennoch ist deine Aufgabenstellung lösbar. Zunächst ist etwas 
Anfangsliteratur zur Maschinendiagnose hilfreich [1]. Auch Informationen 
zu geeigneten Sensoren helfen schon weiter [2].

[1] 
https://www.pruftechnik.com/fileadmin/pt/Condition_Monitoring/_General/Vibration_booklet/VIB_Booklet_DE.pdf
[2] https://www.mmf.de/sensorauswahl.htm

: Bearbeitet durch User
Autor: Sebastian S. (amateur)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eigentlich sollte das kein Problem sein.

Sowohl ein Mikrofon als auch ein Drucksensor z. B. Piezo-Sensor könnten 
Dir helfen den "Sound" zu erfassen.

...aber

Nutzt Dir das denn irgendetwas?

Selbst wenn das Gerät laut brüllt: "Ich geh' gleich kaputt", so nutzt 
Dir das nichts.
Nur durch (wahrscheinlich langwierige) Analyse der "normalen" Geräusche, 
kannst die die nicht-normalen extrahieren und für einen Alarm nutzen.
Natürlich steht es Dir auch frei den Satz: "Ich geh' gleich kaputt", in 
Maschinenstimmlage zu erfassen um im Falle eines Falles nach Hause zu 
telefonieren.

Autor: Zeno (Gast)
Datum:

Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Schwingungen kann man mit einem Seismometer messen. Das hört sich jetzt 
kompliziert an, ist aber gar nicht so schwer selbst zu realisieren. Das 
kann man für wenig Geld mit Material aus dem Baumarkt machen.
Das Stichwort hierzu laute Lehmann Seismometer. Schau mal hier 
http://www.vaxman.de/publications/seismo/seismo.html da ist beschrieben 
wie man so etwas baut. Dort gibt es auch weiter führende Links.

Evtl. mußt Du für Deine Zwecke die Pendellänge etwas anders machen, da 
Deine Schwingungen wahrscheinlich höherfrequent sind kann das Pendel 
kürzer ausfallen. In jedem Fall mußt Du die Verstärkerschaltung (ist 
auch dort beschrieben) für höhere Frequenzen umdimensionieren. Nach dem 
Verstärker das Signal gleichrichten und einem (mehreren) Komparator(en) 
zu führen. Den stellst Du so ein das er bei der gewünschten 
Schwingungsamplitude schaltet.
Das Signal kannst Du dann nach Belieben weiter verarbeiten.

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Zeno schrieb:
> Schwingungen kann man mit einem Seismometer messen.

Mit Verlaub, diese Antwort zeugt von wenig Sachverstand. Längen kann ich 
auch mit einer Elle messen. Dennoch ist der Einsatz eines Messmikroskops 
an anderer Stelle sinnvoller als eine Elle. Hast Du dir mal angeschaut 
welche Eigenfrequenz ein Horizontalseismometer hat und welche Frequenzen 
bei der Diagnostik von Lagerschäden auftreten?

: Bearbeitet durch User
Autor: Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also wenn der TO glaubhaft argumentiert, dass allein der Geräuschpegel 
deutlich zunimmt, wenn Ungemach droht, dann ist das doch schon mal 'was. 
Man muss nicht jede Idee ins Endlose kaputt-fachsimpeln. Der TO wollte 
schließlich keine Dissertation zum Thema Lagerschwinungen verfassen oder 
ein entsprechendes Produkt vermarkten.

Wenn man das Problem bezüglich Bewertung/Entscheidung mit einem MC löst 
(Soft- statt Hardware), dann steht der vermeintlich primitiven 
Anfangslösung ja erstmal Nichts im Wege - besser als Nichts. Verbessern 
und optimieren kann man das im Laufe der Zeit ja per Update immer noch 
...

: Bearbeitet durch User
Autor: Zeno (Gast)
Datum:

Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Joe G. schrieb:
> Hast Du dir mal angeschaut
> welche Eigenfrequenz ein Horizontalseismometer hat und welche Frequenzen
> bei der Diagnostik von Lagerschäden auftreten?

Kannst Du lesen? Offensichtlich nicht. Ich hatte geschrieben das man die 
Frequenz des Pendels als auch die des Verstärkers anpassen muß.
Ich habe so ein Teil mal versuchsweise aufgebaut und es ist erstaunlich 
auf welches Schwingungsspektrum das Teil reagiert. Natürlich ist die 
Empfindlichkeit bei der Resonanzfrequenz am größten, dies bedeutet aber 
nicht, das man andere Frequenzbereiche nicht erfassen  kann. Nicht 
umsonst wird der Verstärker selektiv ausgelegt, weil man eben 
unerwünschte Signale ausfiltern will.
Man kann die Länge des Pendels und/oder die Dämpfung variieren und schon 
bekommt ein völlig anderes Verhalten.

Joe G. schrieb:
> Ich möchte mir ein DSP-System zur Audiosignalverarbeitung aufbauen. Ein
> 7805 Spannungsregler ist schon vorhanden.

Schön für Dich das wenigstens der Spannungsregler vorhanden ist - ist 
das wichtigste Bauteil des ganzen Systems.

Deine Links für den TO sind wenig hilfreich. Da werden zwar tolle 
Sensoren gezeigt, die aber für private Zwecke unerschwinglich sein 
dürften. Auch ansonsten hast Du wenig hilfreiches zum Thema beigetragen. 
Hört sich alles gut an, löst aber erst mal die Aufgabe nicht. Der TO 
will keine wissenschaftlichen Untersuchungen anstellen sondern mit 
möglichst wenig Aufwand ein Problem lösen und da ist unter Umständen 
eine Elle das geeignetere Instrument obwohl man auch ein 
Laserinterferometer einsetzen könnte.

In meinem Link wird auch auf ein Buch verwiesen wo noch andere Verfahren 
zur Aufnahme von mechanischen Schwingungen beschrieben sind, u.a. 
piezoelektrische und akustische Verfahren. Alle in dem Buch aufgeführten 
Geräte sind zwar für seismische Messungen optimiert aber man kann das 
durch konstruktive Anpassung auch ändern. Die von Dir verlinkten 
Sensoren arbeiten eben auch nicht anders als piezoelektrische Sensoren 
für Erdbebenmessung, da sind lediglich die Massen anders.
Kann man alles nachlesen, wenn man des Lesens mächtig ist.

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Zeno schrieb:
> Kannst Du lesen? Offensichtlich nicht. Ich hatte geschrieben das man die
> Frequenz des Pendels als auch die des Verstärkers anpassen muß.

Sowohl lesen als auch rechnen :-)

1. Nehme doch bitte mal eine 3dB Bandbreite von 5 kHz und rechne die 
notwendige Pendellänge aus.
2. Jetzt machst du noch einen Vorschlag zur mechanischen Realisierung 
dieses Pendels.
3. Wie gewinne ich diesem Pendelsingal ein elektrisches Signal?

> Die von Dir verlinkten
> Sensoren arbeiten eben auch nicht anders als piezoelektrische Sensoren
> für Erdbebenmessung, da sind lediglich die Massen anders.
> Kann man alles nachlesen, wenn man des Lesens mächtig ist.


Ich kenne zwar deine Motivation für diese aggressive Argumentation 
nicht, aber richtiger wird deine Aussage damit trotzdem nicht.

Wenn es dich dennoch interessiert: Sensoren dieser Bauart (einfache 
Feder-Masse-Schwinger) werden je nach Anwendungsfall (Seismometer oder 
Beschleunigungssensor) in einem anderen Modus betrieben. In einem Fall 
dominiert die Masse, in zweiten Fall die Federsteifigkeit. Das hängt 
u.a. damit zusammen, welche Signalproportionalität ich erreichen möchte. 
Also Spannung zu Weg oder Spannung zu Beschleunigung.

Detailliertere Ausführungen darfst du dir gerne in einer meiner 
Vorlesungen [1] dazu anhören, wenn du tatsächlich Interesse dazu hast. 
Möchtest du auch noch gleich ein Simulationsmodell eines 
piezoelektrischen Sensors, so darfst du dir hier [2] meine Berechnungen 
und Modelle laden.

[1] 
http://www.mb.eah-jena.de/page/de/fachgebiete/mechatronik/studium/ema1
[2] http://www.amesys.de/?Anwendungen___Piezoelektrischer_Wandler

Autor: GEKU (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich stelle zwei ungewöhnliche Ansätze zur Problemlösungen zur Diskussion 
:

1.)

Nicht auf unbekannt Geräusche oder Vibrationen zu lauern,  sondern ein 
"Neuronales Netzwerk" alle im normalen Betrieb auftreten Geräusche oder 
Vibrationen erlernen lassen und sich von diesem nur Abweichung 
signalisieren lassen.

2.)

Treten  Geräusche oder Vibrationen nicht als Überlagerungen im erzeugten 
Strom auf?

Autor: Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GEKU schrieb:
> Ich stelle zwei ungewöhnliche Ansätze zur Problemlösungen zur
> Diskussion

> Treten  Geräusche oder Vibrationen nicht als Überlagerungen im erzeugten
> Strom auf?

Könnte sein, aber wahrscheinlich nur, wenn die Verbindung 
Turbine-Generator starr ist. Ist sie das?

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Reinhard S. schrieb:

> Dann wäre doch ein normales Mikrofon auch ein Lösung?

An den TE: Nicht immer ist eine hochtechnische Lösung die
beste Lösung. Ich würde einfach eine Audioübertragung nach
Hause aufbauen und öfter mal reinhören. Mit der Zeit bekommt
man ein Gefühl dafür, welche Geräusche normal sind, und wel-
che nicht. Erfahrungsgemäß kann man das als Mensch wesentlich
besser beurteilen, als jegliche, aufwändige mathematische
Schwingungsanalyse.

Autor: GEKU (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Frank E. schrieb:
> Verbindung Turbine-Generator starr

Es wird eine Kupplung dazwischen sein.

https://www.skf.com/de/industry-solutions/power-generation/coal-power-plant/turbine-and-generator-systems/turbine-and-generator-couplings/index.html

Was bleibt übrig wenn man die Netzfrequenz und alle seine Harmonischen 
wegfiltert.

Autor: Unbekannt (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie wärs mit Mikrofon + GNU Radio. Signalverarbeitung in GNU Radio, also 
FFT und Peak-Detect, oder auch einfach nur Energie im gesamten 
aufgezeichnetem Spektrum bestimmen und bei Überschreiten eines Wertes, 
eine Warnung generieren.

Autor: GEKU (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GEKU schrieb:
> 1.)
>
> Nicht auf unbekannt Geräusche oder Vibrationen zu lauern,  sondern ein
> "Neuronales Netzwerk" alle im normalen Betrieb auftreten Geräusche oder
> Vibrationen erlernen lassen und sich von diesem nur Abweichung
> signalisieren lassen.

siehe

5.3.4 Verarbeitung akustischer Signale - Testen von Elektromotoren
https://www.econstor.eu/handle/10419/59314

Autor: GEKU (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zum Thema:

Nutzung der "Cepstrum-Methode" in modernen Online-Überwachungssystemen 
für Generatoren

https://link.springer.com/article/10.1007/s00502-010-0710-9

Autor: Andreas M. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi, von IFM gibt es Sensoren die genau für solche Zwecke entwickelt 
wurden. Ich kann nächste Woche mal schauen wenn es dich interessiert.

Autor: Matthias S. (da_user)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas M. schrieb:
> Hi, von IFM gibt es Sensoren die genau für solche Zwecke entwickelt
> wurden. Ich kann nächste Woche mal schauen wenn es dich interessiert.

Haben wir auch an Hydraulikpumpen verbaut, da wir dort unter'm Strich 
ähnliche Probleme haben (arbeiten in einem abgeschiedenen Raum vor sich, 
den ganz selten jemand betritt und noch seltener wenn die laufen).
Sind IFM VKV021, eine schnelle Google-Suche bringt mich aber in Bedenken 
zwecks des Punktes "bezahlbar".
Bei unserer Lösung ist allerdings die Schwingungsanalyse eher ein 
kleiner Teil und u.U. auch etwas blauäugig umgesetzt. Wichtiger waren 
uns da so Dinge wie "Pumpe läuft ohne Anforderung" (Pumpe vibriert 
obwohl SPS-Ausgang nicht gesetzt - klebendes Schütz) oder "Pumpe läuft 
nicht trotz Anforderung" (Pumpe vibriert nicht obwohl SPS-Ausgang 
gesetzt - Sicherung / Motorschutzschalter).

Unter'm Strich würde ich hier jetzt eher sehr viel auf Aufzeichnung 
setzen.

Einmal so die normalen Betriebsbereiche durchgehen und gucken was der 
Sensor so macht. Und dann entsprechend Grenzwerte festlegen. Und wenn 
dann ein Fehlalarm kommt die Grenzwerte entsprechend anpassen.
Und ganz wichtig: wenn dann wirklich ein Fehler auftritt, in den 
Aufzeichnungen nachgucken, ob sich da bereits im Vorfeld schon etwas 
geändert hat. Wenn ein Schaden über 50m zu hören ist, bist du eigentlich 
schon lange über den Punkt drüber, in dem ein Schwingungssensor hätte 
anspringen können.

Schön wäre da natürlich, wenn man eine entsprechende Datenverbindung 
hätte, so dass man da die Aufzeichnungen auch sichten kann, ohne vor Ort 
zu gehen. Da wird schon eine Datenmenge anfallen die über das, was in 
einer SMS drinnen stehen kann, hinausgeht.

Anders gesagt: Ding ranbauen und selbst Erfahrungen sammeln.

Autor: Sebastian S. (amateur)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Sache mit dem neuronalen Netz klingt wie die auswendig gelernte 
Antwort im 100% theoretischen Raum.

Oder gibt es hier jemanden, der eine passende Software für genau diesen 
Einsatzzweck hat/kennt. Die auch für so eine Anwendung anlernbar ist. 
Für die man dann auch genügend "Fehlerfälle", zum Erkennen, zur 
Verfügung hat. Denn das plötzliche, lautere Knurren kann ja einen ganz 
normalen Lastsprung als Ursache haben.

Aber im stillen Kämmerlein klingt die Antwort wirklich gut.

Autor: Bernd K. (prof7bit)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zeno schrieb:
> Da werden zwar tolle
> Sensoren gezeigt, die aber für private Zwecke unerschwinglich sein
> dürften.

Er hat ein ganzes Wasserkraftwerk(!) da irgendwo rumstehen (Ein ganzes 
Kraftwerk mit Turbinenhaus so groß daß sich zwei Leute drin aufhalten 
können und allem drum und dran), das scheint mir nicht mehr ganz in die 
Kategorie "private Zwecke" zu passen, das war bestimmt nicht unbedingt 
billig und irgendein industrieller Sensor mehr oder weniger geht da wohl 
eher im Rauschen unter.

Autor: Reiner O. (elux)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andi schrieb:
>
> Für ein Klein-Wasserkraftwerk (15kVA)
 das ist ja süß... ;-)
> Unter anderem würde ich gerne auf etwaige verdächtige Vibrationen von
> Turbine und Generator reagieren, noch bevor ein Ausfall oder auch ein
> gröberer Schaden entstehen kann.

Verständlich bei den Preisen für Ersatzteile.

> Meine Selfmade-Ansätze wären:
> - Piezo-Mikrofon

Ein aus meiner Sicht möglicherweise brauchbarer Sensor wäre ein 
Klopfsensor aus einem halbwegs aktuellen Benziner

Irgendwo an der zu überwachenden Maschine verschraubt (mit dem passenden 
Drehmoment!!) sollte er im normalen Betrieb ein "Klopfgrundsignal" 
liefern, denn die Maschine wird ja im Betrieb irgendwelche Geräusche 
machen. Damit kann man den Sensor auf prizipielle Funktion testen.
Wird der Pegel höher, ist die Maschine lauter geworden...

Just my 2 Cents

Gruß
Elux

Autor: P. W. (deneriel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mir fallen da ein paar simplere Ansätze ein:

Wenn dein Lager sich auflösen, sollte sich das doch auch an den 
Temperaturen bemerkbar machen, oder? Temperaturen sind im Vergleich zu 
Vibrationen ziemlich einfach zu messen.

Und wenn das wirklich so verdammt laut ist wenn da ein Lager kaputt 
geht, kannst du doch einfach in der Hütte den Lautstärke-Pegel über 
alles messen. Also nix mit FFT-Zerlegung. Einfach die Amplitude 
auswerten. Das ganze mittelst du über ein paar Sekunden/Minuten aus, 
dann ist auch ein krachendes Gewitter mit Donner kein Problem. 
Mechanische Schäden kündigen sich ja mit der Zeit an.
Man könnte mit ein bisschen Audiotechnik (Equalizer/Frequenzweiche) die 
betreffenden Frequenzbereiche noch anpassen, bzw. das normale 
Betriebsgeräusch in der Überwachung dämpfen.

Kupplungsbruch/Getriebeprobleme könnte man mit einer separaten 
Drehzahlüberwachung von Turbine und Generator überwachen.
Wenn man die Fließgeschwindigkeit oder den Wasserdruck hinzu nimmt, 
müssten sich daraus eigentlich in Verbindung mit der tatsächlich 
gelieferten Leistung irgendwelche mechanischen Probleme "Schwergängig" 
ableiten lassen.

Und dann fällt mir noch der simple DIY-Erschütterungssensor ein: Ein 
stabiler Draht, darumherum eine Feder. Wenn die beiden Kontakt bekommen, 
gibt es offenbar Erschütterungen.

Die Ergebnisse kann man ja vor Ort mitloggen und 
Grenzwertüberschreitungen (oder Warnungen) per GSM rausschicken damit 
mal jemand kommt und sich das vor Ort ansieht.

Mangels Prüfstand wird man die empirisch ermitteln und festlegen müssen.

Ich verstehe das so:
Es handelt sich um ein 15kW Kleinwasserkraftwerk und man soll es mit 
überschaubarem Aufwand mitbekommen bevor größere Schäden entstehen.
Die Schäden selbst (z.B. defektes Lager) treten halt auf und werden dann 
repariert.
Oder?

Autor: Stefan H. (cheeco)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

Ich beschäftige mich beruflich mit der Schwingungsanalyse von Lagern und 
rotierenden Maschinen. Die Standardmethode zur Schwingungsanalyse sind 
piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer die an der Maschine und in den 
Lagerebenen angebracht werden. Dann wird eine Fourieranslyse gemacht, 
aber nicht über die Zeit, sondern über den Drehwinkel der Maschine. Das 
ist wichtig, da man so unabhängig von der Drehfrequenz der Maschine 
arbeitet. In der Frequenzanalyse tun dich dann ganze Welten auf: Die 1x 
Linie (also die die einmal pro Umdrehung autritt) ist meistens die 
markanteste und hängt größtenteils mit der Unwucht zusammen. Dann gibt 
es noch Linien bei 2x (Rotorasymetrie) und auch ungerade Zahlen, die auf 
andere Imperfektionen hindeuten (1/2x und 1/3x). Bei höheren Frequenzen 
kann man auch Spektrallinien für die Kugellagercharakteristik sehen. So 
kann man die Anzahl der Kugeln(!), und den Durchmesser von 
Kugellageraußen- und Innenring (!!) aus der Frequenzanalyse auslesen.

Es gibt eine App vom Möbius Institute (iVibe), die das alles erklärt. 
Leider kostet sie um die 5€.

Neuere Entwicklungen auf dem Gebiet ist die Lageranslyse im Ultraschall, 
hier können Defekte an den Kugellagerlaufbahnen frühzeitig erkannt 
werden. Auch sehr beeindruckend ist eine Technologie von RDI 
Technologies, die Bilder einer gewöhnlichen Industriekamera soweit 
“verstärkt”, dass Vibrationen mit bloßem Auge sichtbar gemacht werden. 
Unter “Motion amplification” gibt es auch freie Software, mit denen 
solche Vergrößerrungen gemacht werden können.

So, ich hoffe das hilft!

Stefan

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Auch wenn dein Beitrag wirklich zielführend ist, glaube ich, dass sich 
eine ernsthafte Diskussion über dieses Thema hier erledigt hat. Zu 
unterschiedlich ist das Kompetenzniveau. Solange Beiträge wie 
Klopfsensor, Mikrofon + GNU Radio oder seismische Pendel hier 
einschlagen, bewegen wir uns unter dem Niveau von „Jugend forscht“.

Autor: Haudrauf (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Allenfalls genuegt auch ein Mikroschalter. Einfach an das Fundament 
anschrauben, und wenn der Generator weg ist, wird abgeschalten. Weg - 
bedeutet in diesem Fall der Generator hat sich vom Sockel 
runtervibriert, ist zusammen mit der Druckleitung Richtung Ecke 
gewandert, und ist dabei die Druckleitung abzureissen. Dann sollte man 
oben den zufluss abstellen.

Autor: Haudrauf (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vobrationen koennen zB entstehen, wenn Steine in die Turbine kommen, und 
vielleicht sogar eine Schaufel abreissen. Oder die Turbine ueberdreht 
bei Lastabwurf, und eine Schaufel loest sich.
Beides sollte zu verhindern sein, bevor es zu Vibrationen kommt.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.