Schwingungsanalyse der Brechanlage als Grundlage vorausschauender Instandhaltung

Warum der Summenpegel allein nicht genügt

Die Schwingungsanalyse der Brechanlage ist der direkteste Weg, den Zustand drehender Bauteile ohne Demontage zu beurteilen. Der häufigste Fehler im Betrieb besteht darin, mit einem Handmessgerät einen einzigen Summenwert aufzunehmen und ihn als hoch oder normal einzustufen. Ein Summenwert warnt, erklärt aber nichts: Eine unwuchtige Schwungscheibe, eine gelöste Fundamentschraube und ein fortgeschrittener Lagerschaden können sehr ähnliche Werte erzeugen. Unterschieden werden sie erst durch die Zerlegung des Signals in Frequenzanteile.

Eine Brechanlage ist dafür ein schwieriges Umfeld. Brecher, Sieb und Aufgeber laufen gleichzeitig, jeder erzeugt Schwingungen mit eigener Drehzahl und überträgt sie über den Rahmen. Das Sieb schwingt konstruktionsbedingt. Ein Messplan muss deshalb vorab festlegen, an welcher Stelle, in welcher Richtung und bei welcher Drehzahl gemessen wird.

Messplan: Stelle, Richtung, Bezugsdrehzahl

Ein brauchbares Programm legt drei Punkte dauerhaft fest. Die Messstellen werden markiert, für jede Stelle werden horizontale, vertikale und axiale Richtung definiert, und Drehzahl sowie Lastzustand werden bei jeder Messung protokolliert. Eine Messung ohne dokumentierte Last und Drehzahl lässt sich mit der nächsten nicht vergleichen. Ein leer laufender Brecher verhält sich wie eine andere Maschine als derselbe Brecher unter Last.

Frequenzsignaturen: was welcher Peak bedeutet

Die Peaks im Spektrum werden als Vielfache der Drehfrequenz gelesen. Die Drehfrequenz heißt 1x und entspricht einer Umdrehung. Die Bewertungsregeln sind etabliert.

Lagerschadensfrequenzen ergeben sich aus der Lagergeometrie, also aus der Zahl der Wälzkörper sowie Wälzkörper- und Teilkreisdurchmesser. Sie sind keine ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl, und genau das macht sie erkennbar. Im Frühstadium sind die Peaks für das Standardspektrum zu klein und nur über Hüllkurvenanalyse oder Ultraschall erfassbar. Zeigt das gewöhnliche Spektrum deutliche Peaks und viele Harmonische, ist der Schaden meist fortgeschritten.

Das Sieb braucht eigene Kriterien

Ein Schwingsieb arbeitet konstruktionsbedingt mit hoher Amplitude, weshalb allgemeine Schwingstärkekriterien für Maschinenklassen darauf nicht übertragbar sind. Zu verfolgen sind andere Größen: Hubamplitude, Amplitudenunterschied zwischen den vier Ecken, Neigung der Bewegungsellipse und freie Federhöhe. Ein wachsender Unterschied zwischen den Ecken ist oft das erste Anzeichen für Federermüdung oder einen Riss im Siebkasten.

Bewertung des Summenpegels

Für drehende Maschinen bewerten internationale Normenreihen die Schwingstärke über den Breitband-Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit und ordnen sie den Zonen A bis D zu. Zone A beschreibt den Zustand einer neu in Betrieb genommenen Maschine, B ein für den uneingeschränkten Dauerbetrieb zulässiges Niveau, C einen nur begrenzt tolerierbaren Zustand und D ein schädigendes Niveau. Diese Grenzen hängen von Leistungsklasse, starrer oder elastischer Aufstellung und Maschinentyp ab; ein Wert in mm/s ist ohne Angabe der Klasse deshalb nicht aussagefähig. Gemessen wird an nicht drehenden Flächen wie dem Lagergehäuse.

Der belastbarste Maßstab bleibt die eigene Maschinenhistorie. Die nach der Inbetriebnahme aufgenommene Basismessung dient als Referenz, spätere Messungen wiederholen dieselbe Stelle, Richtung, Drehzahl und vergleichbare Last. Der Trend zählt mehr als der Absolutwert: Ein Pegel, der sich in zwei Wochen verdoppelt, ist deutlich ernster als ein höherer, seit einem Jahr konstanter Wert.

Gelöste Fundamentschrauben erkennen

Mechanische Lockerung ist der häufigste und zugleich günstigste Fehler in einer Brechanlage. Lösen sich die Schrauben eines auf Fundamenten stehenden Brechers, erscheint im Spektrum eine lange Reihe von Vielfachen der Drehfrequenz, und die horizontale Amplitude steigt deutlich. Getrennte Messungen am Maschinenfuß und daneben am Fundament klären den Fall: Eine große Differenz bedeutet, dass die Verbindung nicht trägt. Gesetzte Schwingungsisolatoren, Risse im Fundamentbeton und eine lockere Spannschraube erzeugen dieselbe Signatur, weshalb die Diagnose durch Sichtprüfung abgeschlossen wird.

Das Programm in Betrieb nehmen

Drei Schritte genügen. Kritische Bauteile auflisten und Messstellen markieren. Basismessung aufnehmen und Maschinenklasse sowie Bezugsdrehzahl dazu festhalten. Intervall festlegen: wöchentlich bei kritischen Bauteilen ohne Reserve, monatlich bei vorhandener Reserve. Werden Messwerte getrennt von den Instandhaltungsaufzeichnungen abgelegt, endet das Programm binnen weniger Monate. Verschleißteilwechsel und Trendkurven müssen nebeneinander lesbar sein; weitere Beispiele dieser Verknüpfung finden sich unter Wartung und Verschleiß.

Häufige Fragen

Wie oft sollte gemessen werden?

Wöchentlich bei kritischen Bauteilen ohne Reserve, sonst monatlich. Bricht der Trend, wird das Intervall verkürzt.

Reicht ein Handmessgerät oder braucht es feste Sensoren?

Regelmäßige Handmessungen erfassen die meisten Fehler. Feste Sensoren lohnen sich bei schnell fortschreitenden Schäden und schwer zugänglichen Stellen.

Bedeutet hohe Schwingung immer einen Lagerschaden?

Nein. Lockerung und Unwucht sind in Brechanlagen häufiger und tragen eine andere Frequenzsignatur.

Verfälscht ungleichmäßige Aufgabe die Messung?

Ja. Unregelmäßige Beschickung lässt den Summenwert schwanken. Messungen gehören unter stabiler Last und möglichst mit demselben Material wiederholt.