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Diagnose hydraulischer Fehlerzustände bei axialen Tauchmotorpumpen anhand des Körperschalls
Huhn, Martin
Zur Reduzierung der Lebenszykluskosten werden Tauchmotorpumpen heute in zunehmendem Maße mit Diagnosesystemen ausgestattet. Die zur Diagnose von bauteilbedingten Fehlerzuständen bereits existierenden Erfahrungen und Anwendungen auf der Grundlage des Körperschalls werden in der vorliegenden Arbeit auf die Diagnose von hydraulischen Fehlerzuständen bei axialen Tauchmotorpumpen ausgeweitet. An der Forschungspumpstation mit einer axialen Tauchmotorpumpe werden die hydraulischen Fehlerzustände Kavitation, Luftziehender Wirbel und Laufradverschmutzung sowie kombinierte Fehlerzustände simuliert. Der Betriebspunkt der Tauchmotorpumpe wird dabei fördergrad- und drehzahlvariabel eingestellt. Aus dem Körperschall, den Beschleunigungsaufnehmer sowohl am Leitschaufelgehäuse als auch am unteren Lagergehäuse erfassen, werden Merkmale zur Diagnose der Fehlerzustände generiert. Für die hydraulischen Fehlerzustände zeigen sich typische Merkmale. So führt Kavitation zu breitbandigem Rauschen und somit zu einem höheren stochastischen Signalanteil der Schwingbeschleunigung am Leitschaufelgehäuse. Die Fehlerzustände Luftziehender Wirbel und Laufradverschmutzung führen zur Veränderung der als Zeiger aufgetragenen Schwingbeschleunigung der zweiten Drehzahlharmonischen am unteren Lagergehäuse und zur Erhöhung der Schwingbeschleunigungsamplituden bei der Polpassierfrequenz. Die Zustandsklassifikation erfolgt durch das verteilungsfreie Verfahren Nächster-Nachbar-Klassifikator in Abhängigkeit von fehlerspezifischen Signifikanzen.
