Der Kunde
Die Kunden sind Hersteller und Betreiber von Pumpen in und für verschiedene industrielle Anwendungen.
Ausgangssituation
Im Betrieb von Pumpen steht man häufig vor wiederkehrenden Problemen: Es kommt zu ungeplanten Ausfällen, deren Ursachen sich erst im Nachhinein – nach aufwendiger Demontage – eindeutig identifizieren lassen. Die Schadensbilder reichen von erodiertem Laufradmaterial durch Kavitation bis hin zu asymmetrischem Lagerverschleiß infolge einer Fehlausrichtung. Beide Phänomene treten schleichend auf und bleiben mit klassischen Vibrationssensoren oft bis kurz vor dem Versagen unsichtbar.
Zielsetzung
Gemeinsam mit dem Kunden wurde definiert, welche Zustände kontinuierlich überwacht werden sollen:
- Kavitationserkennung: Frühzeitiger Nachweis von Druckimpulsen und Stoßbelastungen, die durch Dampfblasenkollaps im Laufrad entstehen und die Lager direkt belasten.
- Fehlausrichtung: Erkennung von axialen und radialen Kraftasymmetrien, die auf eine fehlerhafte Ausrichtung der Welle oder einseitigen Verschleiß hindeuten.
- Lagerlebensdauerverlängerung: Schutz der Wälzlager durch rechtzeitige Einleitung von Gegenmaßnahmen, bevor Ermüdungsschäden irreversibel werden.
Lösung: Integration des HCP-Sense-Sensorrings zwischen die Lager
HCP Sense entwickelte einen kompakten Sensorring, der platzsparend zwischen dem antriebs- und dem pumpseitigen Wälzlager in das Gehäuse integriert wurde. Der Ring arbeitet auf Basis der elektrischen Impedanzmessung und erfasst kontinuierlich den Zustand des Schmierfilms sowie die mechanischen Belastungen, die direkt auf die Lagerstellen wirken.
Die Integration erfolgte ohne Veränderung der bestehenden Wellen- oder Gehäusegeometrie. Der Sensorring wurde in den vorhandenen Bauraum zwischen den beiden Lagern eingesetzt und mit der HCP-Sense-Auswerteelektronik verbunden. Die Inbetriebnahme fand direkt beim Kunden statt und war innerhalb eines halben Tages abgeschlossen
Die Messkette erfasst:
- Impedanzänderungen im Schmierfilm beider Lager als direktes Maß für den hydrodynamischen Zustand
- Stoßimpulse und Frequenzmuster, die charakteristisch für Kavitationsereignisse sind
- Kraftverteilungsasymmetrien zwischen den Lagern als Indikator für Fehlausrichtung
Ergebnisse
Bereits in der ersten Betriebsphase lieferte das System eindeutige und reproduzierbare Messsignale.
Kavitation
Schon bei geringer Teillastabweichung vom Auslegungspunkt registrierte der Sensorring charakteristische Stoßmuster, die mit dem Kavitationsbeginn korrelierten – deutlich bevor akustisch oder vibratorisch etwas wahrnehmbar war. Der Betreiber konnte den Arbeitspunkt gezielt anpassen und den Kavitationsbetrieb nahezu vollständig eliminieren.
Fehlausrichtung
Eine bestehende, bisher unbekannte Fehlausrichtung von ca. 0,15 mm zeigte sich in einer dauerhaften Asymmetrie der Lagerkräfte. Erst nach Korrektur der Ausrichtung nivellierten sich die Messwerte auf beiden Lagerseiten. Dieses Ergebnis wäre mit einem einzelnen außen angebrachten Schwingungssensor nicht nachweisbar gewesen.
Lagerlebensdauer
Durch die Kombination aus verbessertem Arbeitspunkt und korrigierter Wellenausrichtung konnte die berechnete Lagerlebensdauer rechnerisch mehr als verdoppelt werden. Das System überwacht seitdem kontinuierlich den Lagerzustand und den Schmierungszustand und prüft, ob diese verbesserten Betriebsbedingungen eingehalten werden – Abweichungen werden gemeldet, sobald sie auftreten. Durch eine bedarfsgerechte Schmierung, die sich an den gemessenen Schmierfilmwerten orientiert, konnte die Lagerlebensdauer zusätzlich verlängert werden.
Mehrwert für den Kunden
- Erstmalige Sichtbarkeit von Kavitation und Fehlausrichtung im laufenden Betrieb, ohne Demontage oder externe Prüfstände.
- Frühwarnung direkt an der physikalischen Ursache – nicht erst, wenn der Schaden bereits eingetreten ist.
- Signifikante Verlängerung der Lagerstandzeit durch datenbasierte Betriebsoptimierung.
- Geringer Integrationsaufwand durch platzsparenden Sensorring ohne Eingriff in die Wellengeometrie.
- Grundlage für eine vorausschauende Wartungsstrategie, die ungeplante Stillstände dauerhaft vermeidet.
Fazit
Der Einsatz des HCP-Sense-Sensorrings zwischen den Lagern zeigt eindrucksvoll, welchen Informationsgewinn eine Messung direkt am Wirkort bietet. Kavitation und Fehlausrichtung – zwei der häufigsten, aber schwer erfassbaren Schadensursachen in Pumpenanwendungen – werden sicher erkannt, bevor sie zu Lagerschäden führen. Wer erst dann misst, wenn die Vibration hörbar wird, misst zu spät. HCP Sense setzt die Messung dort an, wo der Schaden entsteht: im Lager selbst.
