Vollfeld-Dieselmotor-Vibrometrie an der UPM-Schule für Schiffbauingenieurwesen
Erfahren Sie, wie die Vollfeld-Laser-Vibrometrie die Dieselmotor-Schwingungsanalyse ohne Installation von Kontaktsensoren unterstützt. Das Ommatidia Q2 Laser RADAR erfasste 65 gleichzeitige Schwingungssignale an einem laufenden Doosan L136T-Motor und erzeugte einen räumlich referenzierten Datensatz für eine schnellere Diagnose.
Was die Messung sichtbar machte
An der UPM-Schule für Schiffbauingenieurwesen kombinierte die Testkampagne Multibeam-Laser-Vibrometrie, 3D-Punktwolken-Erfassung und synchrone Signalanalyse, um einen laufenden Motor in verwertbare diagnostische Erkenntnisse umzuwandeln.
65 gleichzeitige Strahlen
Eine dichte parallele Erfassung macht lokale Schwingungsmuster im selben Betriebsereignis sichtbar.
Drei Betriebsgeschwindigkeiten
Messungen bei ca. 800, 1300 und 1900 U/min zeigen, wie sich das Spektralverhalten entwickelt.
Räumliche Schwingungskarten
Geschwindigkeits-Amplituden-Karten lokalisieren die spektralen Familien A/B und verbinden den Frequenzinhalt mit der Motorstruktur.
Vom Prüfstand zu räumlich referenzierten Daten
Der Doosan L136T-Motor wurde mit Ommatidias 65-Strahl-Laser-RADAR und einer BCB Informática IR-Kamera getestet. Das Team erfasste eine 3D-Rekonstruktion des Motorblocks und synchronisierte Zeit- und Spektralsignale über die gemessenen Positionen.
Die resultierende Punktwolke bietet eine globale Referenz für Schwingungskarten, FEM-Vergleiche, optische Ziele und zukünftige thermomechanische Korrelationen.
Was die Spektren bei Geschwindigkeitsänderung zeigten
Die Messungen identifizieren die Rotationsfrequenz, obere Harmonische und eine 1:2-Subharmonische – konsistent mit der Kinematik von Viertaktmotoren – und zeigen dann ein nuancierteres Verhalten bei der mittleren Geschwindigkeit.
~800 U/min
Das integrierte Spektrum zeigt eine erste Harmonische von 13,9 Hz, eine 1:2-Subharmonische von 7,0 Hz und einen Hauptpeak bei 41,8 Hz.
~1300 U/min
Harmonische teilen sich in zwei Frequenzfamilien auf, deren Trennung mit der Frequenz zunimmt und deren räumliche Muster nicht übereinstimmen.
~1900 U/min
Die spektrale Aufspaltung verschwindet, was auf einen geschwindigkeitsabhängigen Torsionsmodus oder Kopplungseffekt außerhalb der Resonanz hindeutet.
1300 U/min: zwei räumlich unterschiedliche harmonische Familien
Bei der mittleren Geschwindigkeit trennt sich die harmonische Struktur in zwei Familien. Die Antworten bei 11,0 Hz, 43,0 Hz und 64,5 Hz teilen sich ein räumliches Muster (A), während die Antworten bei 55,0 Hz und 66,0 Hz eine zweite Familie (B) bilden. Dies ist der Beweis für die oben beschriebene geschwindigkeitsabhängige Aufspaltung.
Erkannte Spektralpeaks
Basislinien-subtrahierte durchschnittliche FFT: Die Trennung zwischen den Peak-Serien wird mit steigender Frequenz deutlicher sichtbar.
Zeitbereichsantwort
Repräsentativer Zwei-Sekunden-Geschwindigkeitsverlauf aus dem Betriebszustand bei 1300 U/min.
Sein sich schnell ändernder Wellenform zeigt, warum die Frequenzbereichsansicht unerlässlich ist: Die harmonischen Familien sind in der FFT leichter zu trennen und dann über die gemessene Motorstruktur zu lokalisieren.
Räumliche Schwingungskarten identifizieren die A/B-Familien
Die Karten lokalisieren jede Frequenzfamilie über die gemessenen Kanäle und Frames und zeigen, dass die A- und B-Antworten räumlich nicht übereinstimmen.
Startverhalten: Frequenzinhalt stabilisiert sich, wenn der Motor seine Drehzahl erreicht
Die Startaufzeichnung ergänzt die stationären Karten um einen Zeit-Frequenz-Kontext. Das Geschwindigkeitssignal und die STFT zeigen die transiente Reaktion, bevor sich der Spektralinhalt stabilisiert.
Kanal 16 Geschwindigkeit während des Starts
Kanal 16 zeigt den transienten Anstieg der Schwingungsamplitude, wenn der Motor beschleunigt, und dann die stabilere Reaktion, nachdem er die Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat.
STFT-Magnituden-Spektrogramm
Das Spektrogramm macht den Stabilisierungsprozess in der Frequenz sichtbar: Dominante Bänder entstehen während des Hochfahrens und konsolidieren sich, sobald der Motor stabil läuft.
Ein berührungsloser Weg zur Motordiagnose und vorausschauenden Wartung
Für Motorenteams ist der Nutzen einfach: Sehen Sie, wo Schwingungen auftreten, vergleichen Sie Frequenzfamilien über die Struktur hinweg und konzentrieren Sie die weitere Untersuchung auf die relevanten Bereiche. Derselbe Ansatz unterstützt die Prüfstandsentwicklung, Fehlerbehebung und Zustandsüberwachungsprogramme.
Wenden Sie diesen Workflow auf Ihr Motorprogramm an, indem Sie die harmonische Trennung mit Drehmoment und Drehzahl korrelieren, unter repräsentativen Lasten und Reglereinstellungen testen, Thermografie integrieren und Spektren, Schwingungskarten und thermische Daten in einem automatisierten Diagnose-Workflow zusammenführen.
Erfahren Sie, wie Laser RADAR im Vergleich zu Scannings-LDV abschneidet, oder überprüfen Sie den umfassenderen Remote-Laser-Vibrometrie-Workflow für NVH- und Modalanalyse.
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