Technische Information
Starterkit IO-Link-Sensor VVB
ZZ0809
11365228 / 0211/ 2023
DE
Starterkit IO-Link-Sensor VVB
Vorbemerkung
Ausführliche Anleitungen, technische Daten, Zulassungen und weitere Informationen über den QR-
Code auf den einzelnen Geräten/Verpackungen oder über www.ifm.com.
Lieferumfang Starterkit
VVB001 Schwingungssensor
AL1350 IO-Link-Master
EIO330 IO-Link Bluetooth Adapter
moneo configure free, Parametriersoftware
E80121 Steckernetzteil mit M12 Anschluss
EVC924 Verbindungskabel
EVC041 Verbindungskabel
Schwingungssensor VVB: erleben Sie Condition Monitoring über IO-Link
Einsatzbereich
Das Starterkit dient zur Zustandsüberwachung bei Motoren von Lüftern, Pumpen und anderen
einfachen Maschinen. Es beinhaltet alle dazu notwendigen Komponenten, ist einfach zu
implementieren und schützt ihre Maschinen vor Schäden.
Vorteile
Automatisierte Überwachung mit Echtzeitindikatoren für Schläge, Ermüdung, Reibung und
Temperatur.
Erfassung der tatsächlichen Maschinenlaufzeit anhand des Schwingungskennwertes v-RMS.
Nahtlose Integration per IO-Link direkt in die Industrial-Ethernet-Systeme.
Nutzung des vorhandenen Steuerungsnetzwerk für die Prozesssteuerung und Realtime-
Maintenance.
Keine Schaltschränke oder umfangreiche Kabelverlegungen erforderlich.
Wichtige Kennwerte im Condition Monitoring
v-RMS – die Schwingstärke
Der Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit zeigt, welches Maß an Energie auf die Maschine
einwirkt. Ein Anstieg des Kennwerts kann folgende Ursachen haben
erhöhte Unwucht durch Ablagerungen
Lockerung (lose Maschinenteile, Lagerung mit erhöhtem Spiel)
Fehlausrichtung
Es ist der bekannteste Kennwert in der Schwingungsüberwachung und in der ISO 10816 genormt.
Weitere Kennwerte im Detail
Lagerschäden, Anstreifvorgänge, Reibung oder Kavitation erzeugen, speziell in einem frühen Stadium
der Schädigung, hochfrequente Schwingungen. Diese Schwingungen werden durch den in der ISO
beschriebenen Frequenzbereich nicht abgedeckt. Erst wenn die Schädigung bereits weit
fortgeschritten ist, wird auch der v-RMS durch eine erhöhte Unwucht oder ein erhöhtes Spiel in den
Lagerungen ansteigen.
Für einen vorausschauenden, zustandsbasierenden Instandhaltungsansatz sind also weitere
Kennwerte notwendig.
a-Peak / a-RMS
Diese Kennwerte der Beschleunigung (a) entsprechen einem Frühwarnsystem, die durch die mittlere
Schwinggeschwindigkeit nicht abgedeckt sind.
Der Anstieg des Kennwerts a-RMS, der in der Regel erhöhte Reibung erkennt, kann folgende
Ursachen haben:
Mangelschmierung
Verschmutzung im Öl
Der Anstieg des Kennwerts a-Peak kann folgende Ursachen haben und führt zu „Stößen“.
Beschädigungen auf den Laufbahnen oder Wälzkörpern der Lagerungen
Diese hochfrequenten Schwingungen können durch die Beschleunigungskennwerte a-RMS und a-
Peak gemessen und bewertet werden.
Temperatur
Temperatur entsteht bei rotierenden Teilen durch Reibung. Zusätzlich kann dieser Kennwert ist ein
Hinweis auf elektrische Probleme sein.
Der Temperaturanstieg ist das Maß für den Energieverlust und einen erhöhten Verschleiß.
Crest-Faktor
Der Crest-Faktor ist eine dimensionslose Kenngröße ohne physikalische Einheit. Er ist definiert als der
Quotient aus dem Spitzenwert und dem Effektivwert: 𝐶𝐹
Der Crest-Faktor ermöglicht die Übertragung von Erkenntnissen von Messpunkt zu Messpunkt oder
von Maschine zu Maschine.
Nehmen wir als Beispiel den Lebenszyklus eines Wälzlagers
Normalbetrieb Wälzlager
Alle Kennwerte des Schwingungssensors befinden sich auf einem normalen Niveau.
Beginnender Lagerschaden
Es entstehen hochfrequente Beschleunigungsspitzen mit niedriger Energie.
→ Der a-Peak steigt und der mittlere Wert der Beschleunigung a-RMS bleibt nahezu konstant.
Weiterer Verlauf der Schädigung
Im weiteren Verlauf der Schädigung erreichen die Beschleunigungsspitzen ihren höchsten Wert und
werden ab diesem Zeitpunkt energiereicher (breiter).
→ Der a-Peak bleibt sehr hoch und der a-RMS beginnt zu steigen.
Schreitet die Schädigung weiter voran, wird auch der ISO Kennwert v-RMS ansteigen. Das Lager hat
ein erhöhtes Spiel und diese Unwucht und Lockerung führt zum Anstieg des Kennwerts.
Letzte Stufe der Schädigung
Aus dem Wälzlager wird mehr und mehr ein Gleitlager.
→ Die metallische Reibung nimmt immer mehr zu, zusätzlich steigt die Temperatur an.
Die folgende Grafik zeigt die Entwicklung der einzelnen Kennwerte für einen fortschreitenden
Lagerschaden über die Zeit.
Hinweis
Der Crest-Faktor an einer Maschine mit unbekanntem Zustand kann zu Fehlinterpretationen führen.
Da ein Lager im frühen Schädigungsstadium zu einem ähnlichen Wert des Crest-Faktors führt wie ein
stark geschädigtes Wälzlager, ist der Crest-Faktor immer im Zusammenhang mit einem anderen
Kennwert oder als Trend zu betrachten.
Ursachenanalyse zur Instandhaltung
Auswuchten oder ausrichten?
Am v-RMS ist nicht erkennbar, welche Instandhaltungsmaßnahme erforderlich ist. Hier ist eine
weitergehende Analyse notwendig.
Dazu stellt der Sensor die dafür benötigten Daten bereit, ohne dass ein anderes Messsystem
erforderlich wäre. Über den IO-Link-Master und die Software moneo configure lassen sich die
Rohdaten der Beschleunigung auslesen (Dateiübertragung (BLOB)) und können dann per Software
(z.B. ifm VES004 oder moneo RTM-Advanced Vibration Analysis) analysiert werden. Zusätzlich
können die Rohdaten über ein Event am Schaltausgang oder der Steuerung getriggert werden.
Bei der Analyse kann anhand des Frequenzmusters die Ursache festgestellt und die korrekte
Instandhaltungsmaßnahme geplant werden.
Kennwerte des Condition Monitoring im Selbstversuch testen
Schließen Sie den Sensor gemäß dem Schaubild auf der Verpackung an und verbinden Sie sich mit
der „moneo blue“-Smartphone-App auf den IO-Link-Bluetooth-Plug. Wechseln Sie in die Anzeige der
Livedaten (Prozesswerte & Events) und starten Sie den Selbstversuch.
1. Halten Sie den Sensor in der Hand und bewegen Sie ihn auf und ab. So simulieren Sie
annähernd eine Unwucht auf den Sensor.
Beobachtung
Der v-RMS ist erhöht, a-Peak und a-RMS sind davon unberührt.
2. Halten Sie den Sensor in der Hand und rotieren Sie mit Ihrem Handgelenk. So simulieren Sie
annähernd eine Lockerung oder Fehlausrichtung des Sensors.
Beobachtung
Der v-RMS ist erhöht, a-Peak und a-RMS sind davon unberührt.
3. Halten Sie den Sensor in der Hand, nehmen Sie einen metallischen Gegenstand
(Schraubendreher, Ehering) und klopfen rhythmisch auf die Befestigungsschraube des
Sensors. Solche Schläge entstehen bei einem Lagerschaden, wenn die Wälzkörper ein Pitting
überrollen (bei einer kavitierenden Pumpe oder einem Crash).
Beobachtung
Der v-RMS bleibt diesmal niedrig jedoch steigt der a-Peak deutlich und der a-RMS gering.
4. Nehmen Sie den Sensor und bewegen Sie ihn auf einer rauen Oberfläche hin und her. So
simulieren Sie eine erhöhte Reibung.
Beobachtung
Der v-RMS bleibt niedrig, der a-RMS steigt deutlicher als bei den Schlägen. Der a-Peak
reagiert ebenfalls deutlich.
5. Halten Sie den Sensor in der Hand und erwärmen Sie ihn.
Metallische Reibung und elektrische Fehler führen zu einer Erwärmung. Am Schreibtisch wird
der Sensor durch seine Eigenerwärmung und auf Grund der fehlenden Wärmeabfuhr einen
höheren Temperaturwert anzeigen.
Beobachtung
6. Alle Kennwerte der Schwingung sind unverändert, die Temperatur steigt an.
11365228/02 11/2023 ifm electronic gmbh • Friedrichstraße 1 • 45128 Essen • Germany
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