Разбиране на радиалните вибрации във въртящи се машини
Определение: Какво е радиална вибрация?
Радиални вибрации е движението на въртящ се вал, перпендикулярно на оста му на въртене, простиращо се навън от центъра като радиуси на окръжност. Терминът “радиален” се отнася до всяка посока, излъчваща се от централната линия на вала, обхващаща както хоризонтално (отстрани дострана), така и вертикално (нагоре и надолу) движение. Радиалната вибрация е синоним на странична вибрация или напречна вибрация и представлява най-често измерваната и наблюдавана форма на вибрация във въртящи се машини.
В практически приложения радиалните вибрации обикновено се измерват в две перпендикулярни посоки – хоризонтална и вертикална – на всяко място на лагера, за да се получи пълна картина на движението на вала, перпендикулярно на неговата ос.
Указания за измерване
Хоризонтални радиални вибрации
Хоризонталните вибрации се измерват в странична посока:
- Перпендикулярно на оста на шахтата и успоредно на земята/пода
- Често най-достъпното място за измерване
- Обикновено показва ефекти на гравитацията, асиметрия на твърдостта на основата и хоризонтални форсиращи функции
- Стандартна ориентация на измерване за повечето програми за мониторинг на вибрациите
Вертикални радиални вибрации
Вертикалната вибрация се измерва в посока нагоре и надолу:
- Перпендикулярно на оста на шахтата и перпендикулярно на земята/подовете
- Засегнат от гравитацията и теглото на ротора
- Често по-висока амплитуда от хоризонталната поради теглото на ротора, което създава асиметрична твърдост
- Критично важно за откриване на проблеми във вертикално ориентирани машини (вертикални помпи, двигатели)
Обща радиална вибрация
Общата радиална вибрация може да се изчисли като векторна сума на хоризонталните и вертикалните компоненти:
- Радиален общ резултат = √(Хоризонтален² + Вертикален²)
- Представлява действителната величина на движението, независимо от посоката
- Полезно за оценки на тежестта с единични числа
Основни причини за радиални вибрации
Радиалните вибрации се генерират от сили, действащи перпендикулярно на оста на вала:
1. Дисбаланс (доминираща причина)
Дисбаланс е най-често срещаният източник на радиални вибрации във въртящите се машини:
- Създава центробежна сила, въртяща се със скорост на вала (1X)
- Големината на силата е пропорционална на масата на дисбаланса, радиуса и скоростта на квадрат
- Произвежда кръгли или елиптични орбита на вала
- Коригируемо чрез балансиране процедури
2. Неправилно подравняване
Несъосност на вала между свързаните машини създава както радиални, така и аксиални вибрации:
- Предимно 2X (два пъти на оборот) радиална вибрация
- Също така генерира 1X, 3X и по-високи хармоници
- Високата аксиална вибрация е съпътствана от радиална вибрация
- Фазови връзки между лагерите, диагностика на типа на несъосността
3. Механични дефекти
Различни механични проблеми водят до характерни радиални вибрационни модели:
- Дефекти на лагерите: Високочестотни въздействия при честоти на повреди в лагерите
- Извита или извита шахта: 1X вибрация, подобна на дисбаланс, но присъстваща дори при бавно търкаляне
- Разхлабеност: Множество хармоници (1X, 2X, 3X) с нелинейно поведение
- Пукнатини: 1X и 2X вибрация с промени по време на стартиране/изключване
- Разтривания: Субсинхронни и синхронни компоненти
4. Аеродинамични и хидравлични сили
Процесните сили в помпите, вентилаторите и компресорите създават радиално въздействие:
- Честота на преминаване на лопатките (брой лопатки × обороти в минута)
- Хидравличен дисбаланс от асиметричен поток
- Отделяне на вихри и турбулентност на потока
- Рециркулация и работа извън проектните рамки
5. Резонансни условия
При работа в близост критични скорости, радиалната вибрация се усилва драстично:
- Собствената честота съвпада с честотата на форсиране
- Амплитудата е ограничена само от системата затихване
- Потенциал за катастрофални нива на вибрации
- Изисква адекватни граници на разделяне при проектирането
Стандарти и параметри за измерване
Мерни единици
Радиалните вибрации могат да бъдат изразени чрез три свързани параметъра:
- Изместване: Действително разстояние на движение (микрометри, µm, mils). Използва се за измервания на нискоскоростни машини и сонди за близост
- Скорост: Скорост на промяна на изместването (mm/s, in/s). Най-често срещана за общопромишлени машини, основа за ISO стандарти
- Ускорение: Скорост на промяна на скоростта (m/s², g). Използва се за високочестотни измервания и откриване на дефекти в лагери
Международни стандарти
Серията ISO 20816 предоставя граници на интензивност на радиалните вибрации:
- ISO 20816-1: Общи насоки за оценка на вибрациите на машините
- ISO 20816-3: Специфични критерии за промишлени машини > 15 kW
- Зони на тежест: A (добро), B (приемливо), C (незадоволително), D (неприемливо)
- Място на измерване: Обикновено върху лагерни корпуси в радиални посоки
Специфични за индустрията стандарти
- API 610: Граници на радиалните вибрации на центробежните помпи
- API 617: Критерии за вибрации на центробежни компресори
- API 684: Процедури за анализ на динамиката на ротора за прогнозиране на радиални вибрации
- NEMA MG-1: Граници на вибрациите на електродвигателя
Техники за мониторинг и диагностика
Рутинно наблюдение
Стандартните програми за мониторинг на вибрациите измерват радиалните вибрации:
- Събиране въз основа на маршрут: Периодични измервания на фиксирани интервали (месечно, тримесечно)
- Тенденции на общото ниво: Проследяване на общата амплитуда на вибрациите във времето
- Граници на алармата: Зададено въз основа на ISO или специфични за оборудването стандарти
- Сравнение: Текущо спрямо базово ниво, хоризонтално спрямо вертикално
Разширен анализ
Детайлният анализ на радиалните вибрации предоставя диагностична информация:
- FFT анализ: Честотен спектър, показващ вибрационните компоненти
- Времева вълнова форма: Вибрационен сигнал във времето, разкриващ преходни процеси и модулация
- Фазов анализ: Времеви зависимости между точките на измерване
- Анализ на орбитата: Модели на движение на централната линия на вала
- Анализ на обвивката: Високочестотна демодулация за откриване на дефекти в лагери
Непрекъснат мониторинг
Критичното оборудване често има постоянно наблюдение на радиалните вибрации:
- Сонди за близост за директно измерване на движението на вала
- Постоянно монтирани акселерометри върху корпуси на лагери
- Тенденции и тревожност в реално време
- Интеграция на автоматична система за защита
Хоризонтални срещу вертикални разлики
Типични амплитудни зависимости
В много машини вертикалните радиални вибрации превишават хоризонталните:
- Ефект на гравитацията: Теглото на ротора създава статично отклонение, което влияе върху вертикалната твърдост
- Асиметрична твърдост: Фундаментните и опорните конструкции често са по-твърди хоризонтално
- Типично съотношение: Вертикалната вибрация 1,5-2× хоризонтална е често срещана
- Ефект на балансираното тегло: Коригиращите тежести, поставени в долната част на ротора (леснодостъпни), преференциално намаляват вертикалните вибрации.
Диагностични разлики
- Дисбаланс: Може да се проявява по-силно в една посока в зависимост от местоположението на дисбаланса
- Разхлабеност: Често показва нелинейност, по-изразена във вертикална посока
- Проблеми с фондацията: Вертикалните вибрации са по-чувствителни към влошаване на основите
- Несъответствие: Може да изглежда различно в хоризонтално и вертикално положение в зависимост от вида на несъответствието
Връзка с динамиката на ротора
Радиалната вибрация е от основно значение динамика на ротора анализ:
Критични скорости
- Радиалните собствени честоти определят критични скорости
- Първата критична скорост обикновено съответства на първия радиален режим на огъване
- Диаграми на Кембъл прогнозиране на поведението на радиалните вибрации спрямо скоростта
- Границите на разделяне от критичните скорости предотвратяват прекомерни радиални вибрации
Форми на режима
- Всеки радиален вибрационен режим има характерна форма на отклонение
- Първи режим: просто дъгообразно огъване
- Втори режим: S-крива с възлова точка
- По-високи режими: все по-сложни модели
Балансиращи съображения
- Балансирането цели намаляване на радиалните вибрации при 1X честота
- Коефициенти на влияние свържете корекционните тегла с промените в радиалните вибрации
- Оптимални местоположения на корекционните равнини въз основа на формите на радиалните модове
Методи за корекция и контрол
За дисбаланс
- Балансиране на полето използване на преносими анализатори
- Едноплоскостен или балансиране в две равнини процедури
- Прецизно балансиране в цеха за критични компоненти
За механични проблеми
- Прецизно подравняване за коригиране на несъответствията
- Подмяна на лагер при дефекти на лагери
- Затягане на разхлабени компоненти
- Ремонт на основи поради структурни проблеми
- Изправяне или подмяна на валове за огънати валове
За проблеми с резонанса
- Промени в скоростта, за да се избегнат критични диапазони на скоростта
- Модификации на твърдостта (диаметър на вала, промени в местоположението на лагерите)
- Подобрения в амортисьорите (амортисьори тип „свиващо фолио“, избор на лагери)
- Масови промени, които изместват естествените честоти
Значение на прогнозната поддръжка
Мониторингът на радиалните вибрации е крайъгълният камък на програмите за прогнозна поддръжка:
- Ранно откриване на повреди: Промените в радиалните вибрации предшестват повреди със седмици или месеци
- Тенденции: Постепенното увеличение показва развиващи се проблеми
- Диагностика на неизправности: Честотното съдържание идентифицира специфични типове повреди
- Оценка на тежестта: Амплитудата показва сериозността и неотложността на проблема
- Планиране на поддръжката: Поддръжка, базирана на състоянието, а не на времето
- Спестяване на разходи: Предотвратява катастрофални повреди и оптимизира интервалите за поддръжка
Като основно измерване на вибрациите във въртящите се машини, радиалните вибрации предоставят важна информация за състоянието на оборудването, което ги прави незаменими за осигуряване на надеждна, безопасна и ефективна работа на промишленото въртящо се оборудване.
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 