TY - THES

T1 - In-Situ Vibrationsmessung an Hydraulikaggregaten zur Inbetriebnahme eines Condition Monitoring Systems

AU - Raffl, Sebastian

N1 - gesperrt bis 13-06-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - In Zeiten, in denen Begriffe wie Digitalisierung, Ressourcenknappheit und Nachhaltigkeit eine große Rolle im Weltgeschehen spielen, werden auch in den heimischen Konzernen Projekte zum Einsparen unnötiger Ausgaben vorangetrieben. So auch in der voestalpine BÖHLER Aerospace GmbH & Co KG, einem renommierten Zulieferer und Entwickler von sicherheitskritischen Komponenten der Luftfahrt. Im Rahmen eines internen Projektes, welches den Inhalt dieser Masterarbeit darstellt, wurde eine Schwingungsmessung an einem Elektromotor eines großen Hydraulikaggregates einer hydraulischen Schmiedepresse implementiert. Ziel des Messaufbaues ist die dauerhafte Überwachung des Maschinenzustandes, um ungeplante Betriebsausfälle, übermäßige Instandsetzung und die damit verbundenen Kosten zu verhindern. Übermäßige Instandsetzung bedeutet hierbei, den intervallmäßigen Austausch von Komponenten der Elektromotoren ohne ein vorliegendes Indiz auf Schädigungen, wodurch in keinem Fall von einer ressourcenschonenden Vorgehensweise gesprochen werden kann. Für die Überprüfung der Machbarkeit des Vorhabens wurde das Projekt zusätzlich von der Montanuniversität in Form des Lehrstuhles für Allgemeinen Maschinenbau unterstützt, durch welchen Messungen mit einem Laser-Doppler-Vibrometer durchgeführt wurden, um die optimalen Messpunkte an den Aggregaten festzulegen und im weiteren Vergleichsdaten zu generieren, mit denen die internen Daten des eigenen Messaufbaues abgeglichen werden sollen. Folgend wurde der Elektromotor nach längerer Recherche mit Beschleunigungssensoren ausgestattet und das messtechnische Equipment dauerhaft aufgebaut. Eine Vorgabe bei der Auswahl der Komponenten war es, das System so zu gestalten, dass es in das bestehende Datensystem des Betriebes integriert werden kann. Dies gilt ebenso für die Software, welche im Weiteren zur Aufzeichnung und Auswertung der Daten notwendig ist. Eine besondere Herausforderung stellte die Auswertung der Daten dar. Sowohl das raue Umfeld des Schmiedebetriebs als auch die angetriebenen Pumpen selbst führten zu starken Einflüssen auf die Ergebnisse der Messungen an dem Elektromotor. Um ungewünschte stochastische, also zufallsbehaftete Einflüsse bestmöglich zu vermeiden, wurden zur Datenaufzeichnung wöchentliche Tests unter möglichst gleichen Bedingungen durchgeführt. Neben dem Vergleich der Ergebnisse zweier unterschiedlicher Softwarepakete, stellen die Auswertung der Messdaten von 18 wöchentlichen Tests einen zentralen Punkt der Masterarbeit dar. Zusätzlich wurde eine Auswertung der gleichzeitig mit dem Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau aufgezeichneten Daten durchgeführt, um zu überprüfen, ob der interne Messaufbau valide Ergebnisse liefert. Die Ergebnisse der Messungen zeigen, dass der realisierte Aufbau der Schwingungsmessung durchaus valide Ergebnisse erzeugt, welche in Zukunft zur Erkennung von Schädigungen der Aggregate beitragen können.

AB - In Zeiten, in denen Begriffe wie Digitalisierung, Ressourcenknappheit und Nachhaltigkeit eine große Rolle im Weltgeschehen spielen, werden auch in den heimischen Konzernen Projekte zum Einsparen unnötiger Ausgaben vorangetrieben. So auch in der voestalpine BÖHLER Aerospace GmbH & Co KG, einem renommierten Zulieferer und Entwickler von sicherheitskritischen Komponenten der Luftfahrt. Im Rahmen eines internen Projektes, welches den Inhalt dieser Masterarbeit darstellt, wurde eine Schwingungsmessung an einem Elektromotor eines großen Hydraulikaggregates einer hydraulischen Schmiedepresse implementiert. Ziel des Messaufbaues ist die dauerhafte Überwachung des Maschinenzustandes, um ungeplante Betriebsausfälle, übermäßige Instandsetzung und die damit verbundenen Kosten zu verhindern. Übermäßige Instandsetzung bedeutet hierbei, den intervallmäßigen Austausch von Komponenten der Elektromotoren ohne ein vorliegendes Indiz auf Schädigungen, wodurch in keinem Fall von einer ressourcenschonenden Vorgehensweise gesprochen werden kann. Für die Überprüfung der Machbarkeit des Vorhabens wurde das Projekt zusätzlich von der Montanuniversität in Form des Lehrstuhles für Allgemeinen Maschinenbau unterstützt, durch welchen Messungen mit einem Laser-Doppler-Vibrometer durchgeführt wurden, um die optimalen Messpunkte an den Aggregaten festzulegen und im weiteren Vergleichsdaten zu generieren, mit denen die internen Daten des eigenen Messaufbaues abgeglichen werden sollen. Folgend wurde der Elektromotor nach längerer Recherche mit Beschleunigungssensoren ausgestattet und das messtechnische Equipment dauerhaft aufgebaut. Eine Vorgabe bei der Auswahl der Komponenten war es, das System so zu gestalten, dass es in das bestehende Datensystem des Betriebes integriert werden kann. Dies gilt ebenso für die Software, welche im Weiteren zur Aufzeichnung und Auswertung der Daten notwendig ist. Eine besondere Herausforderung stellte die Auswertung der Daten dar. Sowohl das raue Umfeld des Schmiedebetriebs als auch die angetriebenen Pumpen selbst führten zu starken Einflüssen auf die Ergebnisse der Messungen an dem Elektromotor. Um ungewünschte stochastische, also zufallsbehaftete Einflüsse bestmöglich zu vermeiden, wurden zur Datenaufzeichnung wöchentliche Tests unter möglichst gleichen Bedingungen durchgeführt. Neben dem Vergleich der Ergebnisse zweier unterschiedlicher Softwarepakete, stellen die Auswertung der Messdaten von 18 wöchentlichen Tests einen zentralen Punkt der Masterarbeit dar. Zusätzlich wurde eine Auswertung der gleichzeitig mit dem Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau aufgezeichneten Daten durchgeführt, um zu überprüfen, ob der interne Messaufbau valide Ergebnisse liefert. Die Ergebnisse der Messungen zeigen, dass der realisierte Aufbau der Schwingungsmessung durchaus valide Ergebnisse erzeugt, welche in Zukunft zur Erkennung von Schädigungen der Aggregate beitragen können.

KW - Schwingungsmessung

KW - Zustandsüberwachung

KW - Signalverarbeitung

KW - Signalanalyse

KW - Wälzlager

KW - Vibration Measurement

KW - Condition Monitoring

KW - Signal processing

KW - Signalanalysis

KW - rolling bearing

M3 - Masterarbeit

ER -