Maschinen- Und Anlagendiagnostik: Für Die Zustandsbezogene Instandhaltung

ISBN-13: 9783519063339 / Niemiecki / Miękka / 1990 / 350 str.

Adolf Sturm; Rudolf Forster

Opis

An Maschinen und Anlagen werden im Produktionsprozess hochste Anforderungen zur Gewahr leistung der Betriebssicherheit, hoher Verfugbarkeit und Wirtschaftlichkeit gestellt. Mit einer zustands bezogenen Instandhaltung kann ein Beitrag zur Verbesserung der Materialokonomie und der Auslastung der technischen Arbeitsmittel angestrebt und erreicht werden. Dafur werden immer zuverlassigere Informationen uber den technischen Zustand von Maschinen und Anla gen erforderlich. Die Technische Diagnostik kann diese Informationen liefern. Neueste For schungsergebnisse zu den Ursachen und zum Verlauf von Schadigungen sowie neue Geschafte auf der Basis hochleistungsfahiger Elektronik gestatten immer mehr und immer besser, die oft noch subjektive Beurteilung des Schadigungszustandes durch objektive, exakt begrundete Mess und Bewertungsverfahren zu erganzen oder zu ersetzen. Das vorliegende Buch strebt eine durchgehende Darstellung der Pruftechnik und Diagnostik an und schrankt sich bewusst auf die Nutzung dieser Verfahren fur die Schadenserkennung und -abwehr und eine zustandsbezogene Instandhaltung ein. Einleitend werden die Aufgaben und die Entwicklungstendenzen der Pruftechnik und der Anlagendiagnostik erlautert (Absehn. 1.). Der Abschnitt 2. fuhrt in die Theorie der Technischen Diagnostik ein. Die fur die praktische Nutzung wichtigsten Prufverfahren werden in den Abschnitten 3. bis 5. behandelt. Die Schwin gungsdiagnostik (Absehn. 6.) und die Schallemission (Absehn. 7.) zeigen die typische Arbeits methodiken und -verfahren der Anlagendiagnostik wahrend des Betriebes. Die Nutzung von Prozessparametern, Partikeln und Prozessmedien fur die Diagnostik (Abschnitte 8. und 9.) ver vollstandigen die Darstellung von Diagnosemethoden und -verfahren. In einem abschliessenden 10. Abschnitt wird gezeigt, nach welchen Prinzipien komplexe Diagnosesysteme aufgebaut wer den konnen und welcher Entwicklungsstand erreich

Spis treści

1. Einleitung.- 1.1. Aufgaben der Technischen Diagnostik.- 1.2. Entwicklungstendenzen.- 2. Einführung in die Theorie der Technischen Diagnostik.- 2.1. Zustandsbezogene Instandhaltung.- 2.1.1. Schädigungsprozesse als Ursache von Instandhaltungsmaßnahmen.- 2.1.2. Instandhaltungsstrategien.- 2.1.3. Vorzüge einer zustandsbezogenen Instandhaltung.- 2.1.4. Trendanalyse und Restfunktionsdauerprognose.- 2.1.5. Prioritätsregeln.- 2.1.6. Adressen.- 2.1.7. Organisation und Ínformationsfluß.- 2.2. Diagnoseinformationen.- 2.2.1. Diagnoseobjekt.- 2.2.2. Prüftechnik und Anlagendiagnostik.- 2.2.3. Anforderungen an Diagnosealgorithmen.- 2.2.4. Informationsgewinnung.- 2.2.5.. Diagnoseparameter.- 2.3. Korrelation zwischen Diagnoseparameter und Schädigungsmerkmal — Diagnose-modelle.- 2.3.1. Struktur des Diagnoseprozesses.- 2.3.2. Methoden der Modellbildung.- 2.3.3. Kennlinienmodell.- 2.3.4. Klassifikationsmodell.- 2.3.5. Parametermodell.- 2.4. Diagnosekennzahlen.- 2.4.1. Einführung von Diagnosekennzahlen.- 2.4.2. Empirische Bildung von Diagnosekennzahlen.- 2.4.3. Anwendung der Ähnlichkeitstheorie zur Bildung von Diagnosekennzahlen.- 2.4.4. Informationstheoretische Begründung von Diagnosekennzahlen.- 2.4.5. Bildungsalgorithmus von Diagnosekennzahlen.- 2.4.6. Beispiele für die Bildung von Diagnosekennzahlen.- 2.5. Bewertung diagnostischer Informationen.- 2.5.1. Aufgaben und Grenzen der Bewertung.- 2.5.2. Diagnosegrenzwerte bei kontinuierlichen Schädigungsprozessen.- 2.5.3. Klassengrenzen bei probabilistischer Betrachtungsweise.- 2.5.4. Beispiele für Klassenzuordnungen.- 2.6. Diagnosefehler.- 2.6.1. Bestandteile des Diagnosefehlers.- 2.6.2. Fehler der Messung.- 2.6.3. Analysefehler.- 2.6.4. Diagnosefehler einer Kennlinie.- 2.7. Verfahren der Technischen Diagnostik.- 2.7.1. Sensoren für die Technische Diagnostik.- 2.7.2. Diagnoseverfahren.- 2.8. Einführung von Diagnoseverfahren in die Betriebspraxis.- 2.8.1. Allgemeine Verfahrensweise.- 2.8.2. Diagnosenotwendigkeit.- 2.8.3. Technische Einsatzbedingungen.- 2.8.4. Diagnosequalität — Diagnosewirkungsgrad.- 2.8.5. Ökonomische Bewertung.- 2.8.6. Leistungsvergleich von Diagnosetechnik.- 2.8.7. Datenspeicherung.- 3. Volumetrische Werkstoffprüfverfahren.- 3.1. Grundlagen der Prüftechnik.- 3.1.1. Sicherheit durch Werkstoffprüfung.- 3.1.2. Prüfaufgaben.- 3.1.3. Prüfumfang, Prüfzyklus, Prüfzeit.- 3.1.4. Prüfverfahren.- 3.1.5. Anforderungen an Prüfverfahren.- 3.2. Automatisierung der Werkstoffprüfung.- 3.2.1. Zielrichtungen.- 3.2.2. Manipulatortechnik für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung.- 3.2.3. Automatisierungslösungen für zerstörungsfreie Prüfverfahren.- 3.3. Radiographische Prüfverfahren.- 3.3.1. Physikalische Grundlagen der Röntgen- und Gammadefektoskopie.- 3.3.2. Durchstrahlungstechnik.- 3.3.3. Anwendung und Weiterentwicklung.- 3.3.4. Neutronenradiographie.- 3.4. Werkstoffprüfung mit Ultraschall.- 3.4.1. Physikalische Grundlagen der Ultraschallwerkstoffprüfung.- 3.4.2. Impuls-Echo-Verfahren.- 3.4.3. Entwicklungstendenzen.- 3.5. Wirbelstromprüfverfahren.- 3.5.1. Physikalische Grundlagen der Wirbelstromprüfung.- 3.5.2. Anwendung der Wirbelstromprüfung.- 3.5.3. Fehlererkennbarkeit und Entwicklungstendenzen.- 3.6. Volumetrische Prüfverfahren für spezielle Anwendungsfälle.- 3.6.1. Aufweitungsmessung bei Kriechvorgängen.- 3.6.2. Härteprüfung am eingebauten Prüfobjekt.- 3.6.3. Magnetische Prüfverfahren zur Ermittlung von Ermüdung und Zeitstandschädi-gung.- 3.6.4. Diagnose von Werkstoffeigenschaftsänderungen mittels Barkhausen-Rauschen.- 3.6.5. Ermittlung plastischer Dehnungen von Bauteilen aus der Richtungsverteilung von Gleitspuren an der Bauteiloberfläche.- 3.6.6. Nachweis von Versprödungen.- 4. Oberflächendiagnostik.- 4.1. Grundlagen der Bilderkennung und -verarbeitung.- 4.1.1. Oberflächenzustände.- 4.1.2. Visuelle Wahrnehmung.- 4.1.3. Beleuchtung.- 4.1.4. Methoden der Abbildung.- 4.1.5. Optische Sensoren.- 4.1.6. Rechnergestützte Bildverarbeitung.- 4.2. Verfahren der Oberflächendiagnostik.- 4.3. Sichtprüfung.- 4.3.1. Verfahrensbeschreibung.- 4.3.2. Anforderungen an das Sehvermögen.- 4.3.3. Fehlererkennbarkeit.- 4.4. Endoskopie.- 4.4.1. Verfahrensbeschreibung.- 4.4.2. Aufbau und Funktionsweise technischer Endoskope.- 4.4.3. Anwendung der Endoskopie.- 4.5. Television.- 4.5.1. Verfahrensbeschreibung.- 4.5.2. Aufbau und Funktionsweise der Televisionstechnik.- 4.5.3. Anwendung der Television.- 4.6. Farbeindringprüfung.- 4.6.1. Verfahrensbeschreibung.- 4.6.2. Anwendung.- 4.6.3. Fehlererkennbarkeit.- 4.7. Magnetpulverprüfung.- 4.7.1. Verfahrensbeschreibung.- 4.7.2. Anwendung.- 4.7.3. Fehlererkennbarkeit.- 4.8. Potentialsondenverfahren.- 4.8.1. Verfahrensbeschreibung.- 4.8.2. Anwendung.- 4.8.3. Meßgenauigkeit.- 4.9. Rauheitsmessung.- 4.9.1. Maßliche Erfassung der Rauheit.- 4.9.2. Verfahrensbeschreibung.- 4.9.3. Anwendung.- 4.10. Holographische Interferometrie.- 4.10.1. Verfahrensbeschreibung.- 4.10.2. Anwendung.- 4.10.3. Fehlererkennbarkeit.- 4.11. Oberflächendiagnostik mit mehreren Verfahren.- 5. Thermische Diagnoseverfahren.- 5.1. Grundlagen.- 5.1.1. Thermische Größen als Diagnoseparameter.- 5.1.2. Wärmetransportmechanismen.- 5.2. Berührende Temperaturmessung.- 5.2.1. Physikalische Grundlagen.- 5.2.2. Temperatursensoren.- 5.2.3. Anwendungsbeispiele.- 5.3. Berührungsfreie Temperaturmessung.- 5.3.1. Physikalische Grundlagen.- 5.3.2. Aufbau von Infrarotmeßgeräten.- 5.3.3. Pyrometer.- 5.3.4. Thermobildgeräte.- 5.3.5. Anwendungsbeispiele.- 6. Schwingungsdiagnostik — Rauschdiagnostik.- 6.1. Grundlagen der Signalanalyse.- 6.1.1. Diagnosesignale.- 6.1.2. Beschreibung diagnostischer Signale.- 6.1.3. Signalkenngrößen.- 6.1.4. Signalkennfunktionen zur Beschreibung eines Einzelsignals.- 6.1.5. Signalkennfunktionen zur Beschreibung der Signalverwandtschaft.- 6.1.6. Kennfunktionen zur Beschreibung des Systemübertragungsverhaltens.- 6.1.7. Problemorientierte Auswerteverfahren.- 6.2. Praktische Signalverarbeitung.- 6.2.1. Aufgaben der Meßwertgewinnung und Meßwertverarbeitung.- 6.2.2. Anforderungen an die Signalverarbeitung.- 6.2.3. Meßwerterfassung.- 6.2.4. Meßwertaufbereitung und Meßwertanalyse — Analogtechnik.- 6.2.5. Digitale Meßwertaufbereitung und Meßwertanalyse.- 6.3. Mechanische Schwingungen als Diagnosemerkmale.- 6.3.1. Maschinendiagnose durch Messung mechanischer Schwingungen.- 6.3.2. Meßgrößen und Maßeinheiten.- 6.3.3. Diskrete Frequenzen als Diagnosemerkmale.- 6.4. Ausgewählte Schwingungsdiagnoseverfahren.- 6.4.1. Wellenschwingungsmessung.- 6.4.2. Verfahren der Schwingungsdiagnostik mit festen Klassengrenzen des Effektivwertes.- 6.4.3. Diagnosekennzahl DK(t).- 6.4.4. Wahrscheinlichkeitsdichte und Kurtosis-Verfahren.- 6.4.5. Frequenzspektrum.- 6.4.6. Phasenwinkel.- 6.4.7. Druckschwankungen.- 6.4.8. Neutronenrauschen.- 7. Schallemissionsanalyse.- 7:1. Grundeffekte der Schallemission.- 7.2. Impulsanalyse.- 7.2.1. Kennzeichnung des Einzelimpulses.- 7.2.2. Kennzeichnung der Impulsfolge.- 7.2.3. Impulsdichteschwankungsanalyse.- 7.2.4. Messung von Schallemissionen.- 7.3. Schallemissionsortung.- 7.3.1. Ortungsprinzip.- 7.3.2. Eindimensionale Ortung.- 7.3.3. Zweidimensionale Ortung.- 7.3.4. Zweidimensionale Ortung gekrümmter und zusammengesetzter Oberflächen.- 7.3.5. Dreidimensionale Ortung.- 7.3.6. Aufbau von Schallemissionsortungsanlagen.- 7.4. Werkstoffprüfung durch Schallemissionsanalyse.- 7.5. Leckdetektion.- 7.6. Maschinendiagnose durch Schallemissionsanalyse.- 7.6.1. Geräuschüberwachung.- 7.6.2. Diagnose von Reibungszustandsänderungen in ölgeschmierten Gleitpaarungen.- 7.6.3. Lagerdiagnostik durch Impulsdichteschwankungsanalyse.- 7.6.4. Schallemissionsanalyse zur Überwachung von Dieselmotoren.- 7.6.5. Spike Energy.- 8. Prozeßparameterdiagnostik.- 8.1. Nutzung von Prozeßparametern zur Schädigungsdiagnostik.- 8.2. Belastungs- und Beanspruchsüberwachung.- 8.2.1. Schädigungstrendabschätzung.- 8.2.2 Rechnergestützte Belastungs- und Lebensdauerüberwachung.- 8.3. Leistungsparameter als Diagnosemerkmale.- 8.4. Parameterbetrachtung bei Übergangsprozessen.- 8.5. Verbrauchsparameter als Diagnosemerkmale.- 8.6. Wirkungsgradüberwachung.- 9. Partikel- und Betriebsmediendiagnostik.- 9.1. Abnutzungsvorgänge mit Partikelabgabe oder Veränderung der Betriebsmedien.- 9.2. Verfahren der Partikeldiagnostik.- 9.2.1. Magnetdetektion.- 9.2.2. Ferrographie.- 9.2.3. Spektroskopie.- 9.2.4. Radioaktive Spurenanalyse.- 9.3. Verfahren der Betriebsmediendiagnostik.- 9.3.1. Überwachung von Korrosionsvorgängen.- 9.3.2. Isolationsüberwachung von Transformatoren.- 9.3.3. Emissionsüberwachung.- 9.4. Leckdetektion.- 10. Diagnosesysteme.- 10.1. Gestaltung von Diagnosesystemen.- 10.1.1. Nutzung von Diagnoseergebnissen.- 10.1.2. Einordnung von Diagnosesystemen in die komplexe Maschinen- und Anlagenüberwachung.- 10.1.3. Anforderungen an Diagnosesysteme.- 10.1.4. Systemstruktur.- 10.1.5. Einführung komplexer Diagnosesysteme.- 10.2. Beispiele für komplexe Diagnosesysteme.- 10.2.1. Diagnosesysteme für Kernkraftwerke.- 10.2.2. Diagnosesysteme für Schiffsmaschinen.- 10.2.3. Diagnosesysteme für Werkzeugmaschinen.- 10.2.4. Diagnosesysteme landtechnischer Ausrüstungen.- 10.3. Ausblick.- Sachwörterverzeichnis.