Moderne industrielle Schwingungsüberwachung beginnt beim Sensor. Die Art und Weise der Datenerfassung wirkt sich direkt auf die Zuverlässigkeit, die Qualität der Erkenntnisse und Wartungsentscheidungen aus. Angetrieben durch technologische Entwicklungen erweitert sich das Spektrum der verfügbaren Lösungen kontinuierlich, einschließlich drahtloser Schwingungssensoren. Infolgedessen stellt sich in der Branche häufig die Frage: Soll ich mich für drahtlose oder kabelgebundene Schwingungssensoren entscheiden? Aus Sicht von Experten handelt es sich hierbei nicht um eine einfache Entweder-oder-Entscheidung.
In der Praxis ist die Unterscheidung zwischen „drahtlos“ und „kabelgebunden“ oft zu vereinfachend. Basierend auf unseren praktischen Erfahrungen mit industriellen Überwachungsanwendungen lassen sich die tatsächlichen Unterschiede in der Regel auf zwei grundlegende Faktoren zurückführen. Erstens die verwendete Sensortechnologie, wie beispielsweise Piezo-IEPE/Ladungssensoren im Vergleich zu MEMS, und zweitens die Datenerfassungsstrategie, zum Beispiel kontinuierliche Messung im Vergleich zu zeitgesteuerter Messung im Arbeitszyklus. Diese Faktoren bestimmen maßgeblich die Leistung, Zuverlässigkeit und Eignung für bestimmte Anwendungszwecke.
Gleichzeitig handelt es sich hierbei nicht um eine statische Abgrenzung. Viele Anlagen wurden in der Vergangenheit aufgrund praktischer Einschränkungen wie Kosten oder Komplexität der Installation nur periodisch überwacht. Da die Technologie immer zugänglicher wird, wird die kontinuierliche Überwachung zunehmend auf ein breiteres Spektrum von Anlagen angewendet.
Um eine fundierte Entscheidung zu treffen, ist es unerlässlich, zunächst die wichtigsten Überwachungsanforderungen zu definieren. In der Praxis beginnen Unternehmen nicht mit der Auswahl der Hardware, sondern damit, zu definieren, was gemessen werden muss, wie oft und unter welchen Bedingungen. In diesem Artikel skizzieren wir vier wichtige Überlegungen, die dabei helfen, diese Entscheidung zu strukturieren.
1: Überwachungsstrategie
Der erste und entscheidende Faktor ist die erforderliche Überwachungsstrategie, die eng mit der allgemeinen Instandhaltungsstrategie verknüpft ist.
Die kabelgebundene Schwingungsüberwachung wird typischerweise in Systemen eingesetzt, die die vorausschauende Instandhaltung und den Maschinenschutz unterstützen. Diese Systeme basieren auf einer kontinuierlichen Datenerfassung, wodurch sichergestellt wird, dass das gesamte relevante Maschinenverhalten ohne Datenlücken erfasst wird.
Drahtlose Schwingungssensoren werden in der Regel im periodischen oder zyklusgesteuerten Betrieb eingesetzt. Die Messungen erfolgen in Intervallen oder ereignisgesteuert, was den Stromverbrauch senkt und einen skalierbaren Einsatz über viele Anlagen hinweg ermöglicht.
In der Praxis unterstützt die kontinuierliche Überwachung eine zuverlässige frühzeitige Fehlererkennung, detaillierte Diagnosen, Ursachenanalysen und Schutzmaßnahmen. Die periodische Überwachung ermöglicht eine skalierbare Überprüfung und trendbasierte Frühwarnung, weist jedoch aufgrund der sporadischen Datenerfassung inhärente Einschränkungen auf.
2: Datenhäufigkeit und Datenqualität
Eng verbunden mit der Überwachungsstrategie sind die Häufigkeit und die Qualität der Daten.
Drahtlose Systeme generieren in der Regel periodische Daten. Dies liefert Momentaufnahmen des Maschinenverhaltens, die oft für Trendanalysen und Frühwarnungen ausreichen, bei denen jedoch kurzzeitige Ereignisse möglicherweise übersehen werden.
Kabelgebundene Systeme liefern kontinuierliche Datenströme und ermöglichen:
- Konsistente Datenverfügbarkeit
- Analyse mit höherer Auflösung
- fortgeschrittene Diagnosetechniken
Bei Ereignissen wie einem Erdbeben dürfen die ersten Schwingungen nicht übersehen werden. Verkabelte Sensoren sind in dieser Hinsicht mit einem Seismographen vergleichbar, da sie kontinuierlich Daten liefern. Wo detaillierte Analysen oder die Erkennung von Transienten erforderlich sind, liefern kontinuierliche Daten ein vollständigeres Bild.
3: Sensortechnik und Messanforderungen
Ein weiterer wesentlicher Unterschied liegt im Messprinzip. Drahtlose Schwingungssensoren basieren aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs und ihrer kompakten Bauweise häufig auf MEMS-Technologie. Diese eignen sich gut für eine skalierbare Überwachung, können jedoch bei höheren Frequenzen Einschränkungen hinsichtlich Bandbreite und Leistung aufweisen.
Kabelgebundene Schwingungssensoren nutzen in der Regel piezoelektrische Technologien wie IEPE oder Ladungsausgang. Diese werden häufig für genaue Hochfrequenzmessungen und detaillierte Diagnosen eingesetzt.
Daher eignen sich MEMS-basierte Sensoren im Allgemeinen für Trendanalysen und die allgemeine Zustandsüberwachung, während piezoelektrische Sensoren typischerweise für hochpräzise Diagnosen und Schutzmaßnahmen erforderlich sind.
Um es klar zu sagen: Die MEMS-Technologie verbessert sich kontinuierlich und wird immer leistungsfähiger. Gleichzeitig bieten piezoelektrische Sensoren bei anspruchsvollen Diagnoseanwendungen nach wie vor überlegene Leistung in Bezug auf Bandbreite, Dynamikbereich und Signal-Rausch-Verhältnis. Ein Teil des Leistungsvorteils kabelgebundener Sensoren hängt von dem System ab, an das sie angeschlossen sind, einschließlich Pufferung, Edge-Verarbeitung, Datenkompression und Triggerung.
4: Anwendungsparameter
Die Betriebsumgebung und die Installationsbedingungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Festlegung des am besten geeigneten Überwachungsansatzes.
Wichtige Faktoren sind unter anderem:
- Temperatur: Drahtlose Sensoren sind durch die Elektronik und das Batterieverhalten begrenzt, während kabelgebundene Sensoren in Umgebungen mit höheren Temperaturen eingesetzt werden können, wie beispielsweise in Öl- und Gasfeldern sowie in Papiertrocknungsmaschinen
- Barrierefreiheit: Einige Komponenten sind schwer oder unsicher zu erreichen, was die Installationsmöglichkeiten einschränken kann
- Sensormasse und Montage: Schwerere drahtlose Sensoren können Messungen an leichten oder flexiblen Strukturen beeinflussen
- Installationsbeschränkungen: Kabelgebundene Systeme erfordern Verkabelung und Integration, was die Komplexität erhöht, während drahtlose Lösungen die Bereitstellung in bestehenden, verteilten oder schwer zugänglichen Anlagen vereinfachen.
In der Praxis: eine hybride Strategie
Basierend auf unseren praktischen Erfahrungen verfolgen Unternehmen zunehmend einen hybriden Ansatz. In vielen Fällen werden Anlagen, die zuvor nur periodisch überwacht wurden, nun im Zuge der Verbesserung von Technologie und Zugänglichkeit für eine kontinuierliche Überwachung in Betracht gezogen. Drahtlose Schwingungssensoren werden eingesetzt, um die Überwachung schnell und effizient auszuweiten, während kabelgebundene Systeme bei Anlagen zum Einsatz kommen, bei denen eine kontinuierliche Datenverfügbarkeit und eine hochauflösende Überwachung erforderlich sind.
Die optimale Konfiguration hängt von den Überwachungszielen und dem Anwendungskontext ab, doch in der Praxis verlagert sich der Hauptkompromiss zunehmend von der Wahl zwischen drahtloser und kabelgebundener Übertragung hin zum erforderlichen Grad an Datenkontinuität und Diagnosetiefe.
In der folgenden Tabelle finden Sie eine vollständige Übersicht über die Unterschiede zwischen drahtlosen und kabelgebundenen Schwingungssensoren.
Vergleichsübersicht: drahtlose Schwingungssensoren im Vergleich zu kabelgebundenen Schwingungssensoren
| Aspekt | Drahtlose Schwingungssensoren | Kabelgebundene Schwingungssensoren |
|---|---|---|
| Überwachungsstrategie | Regelmäßig | Fortlaufend |
| Primäres Ziel | Prüfung und Skalierung | Diagnose und Schutz |
| Verfügbarkeit von Daten | Unregelmäßig | Kontinuierlicher Stream |
| Datenqualität | Geeignet für Trends und Warnmeldungen | Hochauflösende Analyse und Ursachenforschung |
| Sensortechnik | Häufig MEMS | Typischerweise piezoelektrisch (IEPE/Ladungsmessung) |
| Bandbreite | Eingeschränkt, anwendungsabhängig | Breit gefasst, geeignet für Hochfrequenzanalysen |
| Stromversorgung | Batterie | Dauerstrom |
| Installation | Schnell, ohne Verkabelung | Komplexer, erfordert Verkabelung |
| Skalierbarkeit | Leicht skalierbar | Weniger leicht zu erweitern |
| Typische Verwendung | Verteilte oder weniger kritische Ressourcen | Kritische Maschinen |
