Beitrag zum Einsatz elektrischer Maschinen für die Diagnose von Wälzlagerschäden im elektrischen Antriebsstrang

Aufgrund der hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit in Produktionsanlagen spielt die Zuverlässigkeit und die daraus resultierende Zustandsüberwachung im Produktionsbereich eine immer größer werdende Rolle. Der Ausfall einer Prozesskomponente kann zum Prozessstillstand führen und somit hohe Kosten verursachen. Die Zustandsüberwachung ermöglicht die Fehlerfrüherkennung um unerwartete Anlagenausfälle sowie Maschinenschäden zu vermeiden. In Produktionsanlagen gehören elektrische Maschinen zu den wichtigsten Teilen des elektromechanischen Antriebsstrangs, deren Komponenten zu überwachen sind. Statistische Untersuchungen haben gezeigt, dass elektrische Maschinen häufig aufgrund von Lagerschäden ausfallen. Das Standardverfahren für die Wälzlagerdiagnose ist die mechanische Schwingungsanalyse. Dieses Verfahren verwendet teure Beschleunigungssensoren, die je nach Einsatzort des Testobjekts und der Genauigkeit der erzielbaren Messungen ausgewählt werden. Die Diagnose mit elektrischen Messdaten stellt ein alternatives Diagnoseverfahren dar. In diesem Verfahren werden die im Antrieb bereits vorhandenen elektrischen Signale verwendet, sodass keine zusätzlichen Sensoren für die Schadensdiagnose notwendig sind. Die vorliegende Arbeit stellt den Entwurf eines antriebsbasierten Diagnosesystems für Wälzlagerschäden vor. Es werden nur die Statorströme des Antriebsmotors verwendet, sodass keine zusätzlichen Sensoren mit Installationsmaßnahmen benötigt werden. Die Diagnose erfolgt mit Hilfe der Grenzwertüberwachung eines frequenzbasierten Indikators, welcher die Wälzlagerschäden nach Art und Größe differenziert. Das entworfene System wird mit Hilfe von Messungen an einem gefertigten Prüfstand verifiziert und anschließend zur Diagnose an realen beschädigten Wälzlagern angewendet.