Разбиране на страничните вибрации във въртящи се машини
Определение: Какво е странична вибрация?
Странична вибрация (наричана още радиална вибрация или напречна вибрация) се отнася до движението на въртящ се вал, перпендикулярно на оста му на въртене. С прости думи, това е движението на вала от страна на страна или нагоре-надолу, докато се върти. Страничната вибрация е най-често срещаният вид вибрация във въртящи се машини и обикновено се причинява от радиални сили, като например дисбаланс, несъответствие, огънати валове или дефекти на лагерите.
Разбирането на страничните вибрации е от основно значение за динамика на ротора защото представлява основния режим на вибрация за повечето въртящи се съоръжения и е във фокуса на повечето мониторингови и измервателни уреди за вибрации. балансиране дейности.
Посока и измерване
Страничните вибрации се измерват в равнината, перпендикулярна на оста на вала:
Координатна система
- Хоризонтална посока: Движение от страна до страна, успоредно на земята
- Вертикална посока: Движение нагоре-надолу, перпендикулярно на земята
- Радиална посока: Всяка посока, перпендикулярна на оста на вала (комбинация от хоризонтална и вертикална)
Места за измерване
Страничните вибрации обикновено се измерват при:
- Корпуси на лагери: Използване на акселерометри или датчици за скорост, монтирани върху капаци на лагери или пиедестали
- Повърхност на вала: Използване на безконтактни сонди за директно измерване на движението на вала
- Множество ориентации: Измерванията както в хоризонтална, така и във вертикална посока предоставят пълна картина на страничното движение
Основни причини за странични вибрации
Страничните вибрации могат да възникнат от множество източници, всеки от които произвежда характерни вибрационни характеристики:
1. Дисбаланс (най-често срещан)
Дисбаланс е най-честата причина за странични вибрации. Асиметричното разпределение на масата създава въртяща се центробежна сила, която произвежда:
- 1X (веднъж на оборот) честота на вибрациите
- Относително стабилен фаза връзка
- Амплитуда, пропорционална на квадрата на скоростта
- Кръгла или елиптична орбита на вала
2. Неправилно подравняване
Несъосност на вала между свързаните машини създава странични сили:
- Предимно 2X вибрация (два пъти на оборот)
- Може също да възбужда 1X и по-високи хармоници
- Често показва и висок аксиален компонент
- Фазовите връзки се различават от дисбаланса
3. Извита или извита шахта
Трайно огънат или извит вал създава геометрична ексцентричност:
- 1X вибрация, която може да изглежда подобна на дисбаланс
- Висока вибрация дори при ниски скорости на търкаляне
- Трудно е да се коригира само чрез балансиране
4. Дефекти на лагерите
Търкалящ се лагер дефектите предизвикват характерни странични вибрации:
- Високочестотни компоненти (честоти на повреди в лагерите)
- Модулирани от по-ниски честоти, създаващи странични ленти
- Често изисква анализ на обвивката за откриване
5. Механична хлабавост
Разхлабените лагери, основи или монтажни болтове създават:
- Множество хармоници (1X, 2X, 3X и др.)
- Нелинеен отговор на форсиране
- Нестабилна или нестабилна вибрация
6. Триене на ротора и статора
Контактът между въртящи се и неподвижни части генерира:
- Субсинхронни компоненти
- Внезапни промени в амплитудата и фазата на вибрациите
- Възможно термично извиване
Странични вибрации спрямо други видове вибрации
Въртящите се машини могат да изпитват вибрации в три основни посоки:
Странична (радиална) вибрация
- Посока: Перпендикулярно на оста на вала
- Типични причини: Дисбаланс, несъосност, огънат вал, дефекти на лагерите
- Измерване: Акселерометри или сензори за скорост на лагерни корпуси; сонди за близост на вала
- Доминация: Обикновено най-голямата амплитуда на вибрационния компонент
Аксиални вибрации
- Посока: Успоредно на оста на вала
- Типични причини: Несъосност, проблеми с аксиалните лагери, проблеми с технологичния поток
- Измерване: Акселерометри, монтирани аксиално
- Доминация: Обикновено с по-ниска амплитуда от страничната, но е диагностична за определени разломи
Торсионни вибрации
- Посока: Въртеливо движение около оста на вала
- Типични причини: Проблеми със зацепването на зъбните колела, електрически проблеми на двигателя, проблеми със съединителите
- Измерване: Изисква специализирани сензори за торсионни вибрации или тензодатчици
- Доминация: Обикновено малък, но може да причини повреди от умора на тялото
Режими на странични вибрации и критични скорости
В динамика на ротора, страничните вибрационни режими описват характерните модели на отклонение на вала:
Първи страничен режим
- Проста форма на огъване (единична дъга или дъга)
- Най-ниска естествена честота
- Най-лесно се възбужда от дисбаланс
- Първо критична скорост съответства на този режим
Втори страничен режим
- S-образно отклонение с една възлова точка
- По-висока естествена честота
- Втора критична скорост
- Важно за гъвкави ротори
По-високи странични режими
- Все по-сложни форми с множество възли
- Отнася се само за много високоскоростни или много гъвкави ротори
- Може да бъде възбудено от преминаване на лопатките или други високочестотни възбуждания
Измерване и мониторинг
Параметри на измерване
Страничните вибрации се характеризират с няколко параметъра:
- Амплитуда: Големината на движението, измерена в изместване (µm, mils), скорост (mm/s, in/s) или ускорение (g, m/s²)
- Честота: Обикновено 1X скорост на работа за вибрации, доминирани от дисбаланс, но може да включва хармоници и други честоти
- Фаза: Времето на максимално изместване спрямо референтна маркировка на вала
- Орбита: Действителният път, очертан от центъра на вала, гледан отстрани
Стандарти за измерване
Международните стандарти предоставят насоки за приемливи нива на странични вибрации:
- Серия ISO 20816: Граници на вибрациите за различни типове машини, базирани на RMS скоростта
- API 610, 617, 684: Специфични за индустрията стандарти за помпи, компресори и динамика на роторите
- Зони на тежест: Определете допустими, предпазни и алармени нива въз основа на вида и размера на оборудването
Контрол и смекчаване
Балансиране
Балансиране е основният метод за намаляване на страничните вибрации от дисбаланс:
- Балансиране в една равнина за дискови ротори
- Балансиране в две равнини за повечето промишлени ротори
- Модално балансиране за гъвкави ротори, работещи над критичните скорости
Подравняване
Прецизното центриране на вала намалява страничните сили от несъосност:
- Лазерни инструменти за центриране за точно позициониране на вала
- Вземане предвид на термичното нарастване при процедурите за подравняване
- Мека корекция на стъпалото преди подравняване
Затихване
Затихване контролира амплитудите на страничните вибрации, особено при критични скорости:
- Лагерите с флуиден филм осигуряват значително демпфиране
- Амортисьори с притискащо фолио за допълнителен контрол
- Демпферни обработки на носещи конструкции
Модификация на твърдостта
Промяната на твърдостта на системата променя критичните скорости:
- Увеличаването на диаметъра на вала повишава критичните скорости
- Намаляването на разстоянието между лагерите увеличава първата критична скорост
- Укрепването на основите влияе върху цялостната реакция на системата
Диагностично значение
Анализът на страничните вибрации е крайъгълният камък на машинната диагностика:
- Тенденции: Мониторингът на страничните вибрации с течение на времето разкрива развиващи се проблеми
- Идентификация на повреда: Честотата и моделът на вибрациите идентифицират специфични типове повреди
- Оценка на тежестта: Амплитудата в сравнение със стандартите показва тежестта на проблема
- Проверка на балансиране: Намаляването на страничните вибрации потвърждава успешното балансиране
- Поддръжка въз основа на състоянието: Нивата на вибрации задействат действия по поддръжка
Ефективното управление на страничните вибрации е от съществено значение за надеждната и дългосрочна работа на въртящите се машини, което го прави основен фокус на програмите за мониторинг на вибрациите, стратегиите за прогнозна поддръжка и съображенията за динамично проектиране на ротора.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 