Forståelse af aksial vibration i roterende maskiner

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

$2,358.31

Dele

Vibrationssensor

$107.47

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

$148.07

Enheder

Balanset-4

$8,123.32

Dele

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

$54.93

Dele

Reflekterende tape

$11.94

Enheder

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definition: Hvad er aksial vibration?

Aksial vibration (også kaldet longitudinel vibration eller trykvibration) er den frem-og-tilbagegående bevægelse af en Rotor i en retning parallelt med dens rotationsakse. I modsætning til lateral vibration Som er side-til-side bevægelse vinkelret på akslen, repræsenterer aksial vibration akslens bevægelse ind og ud langs dens længde, svarende til et stempel's bevægelse.

Selvom aksial vibration typisk har lavere amplitude end lateral vibration, er den yderst diagnostisk for visse typer maskinfejl, især forskydning, problemer med axiallejer og procesrelaterede problemer i pumper og kompressorer.

Karakteristika og måling

Retning og bevægelse

Aksial vibration forekommer langs akslens centerlinjeakse:

• Bevægelsen er parallel med akselrotationsaksen
• Rotoren bevæger sig frem og tilbage som en frem- og tilbagegående bevægelse
• Måles typisk ved lejehuse eller akselender
• Amplitude normalt mindre end radial vibration, men meget signifikant diagnostisk

Måleopsætning

Aksial vibration kræver specifik sensormontering:

• Sensororientering: Accelerometer eller hastighedstransducer monteret parallelt med akselaksen
• Typiske steder: På lejehusenes endestykker, motorens endeklokker eller axiallejehuse
• Nærhedsprober: Kan måle aksial position direkte, når den er monteret mod akselenden
• Betydning: Ofte overset, men afgørende for en komplet maskindiagnose

Primære årsager til aksial vibration

1. Forkert justering (hyppigste årsag)

Forskydning af aksel, især vinkelforskydning, er den primære årsag til aksial vibration:

• Symptom: Høj 1X eller 2X aksial vibration ved driftshastighed
• Mekanisme: Vinkelforskydning mellem koblede aksler skaber oscillerende aksiale kræfter, der overføres gennem koblingen
• Diagnostisk indikator: Aksial vibrationsamplitude > 50% af radial vibration tyder stærkt på forkert justering
• Faseforhold: Aksial vibration ved driv- og ikke-drivenden typisk 180° ude af fase

2. Defekter i axiallejer

Problemer med axiallejer, der styrer den aksiale akselposition, forårsager karakteristisk aksial vibration:

• Slid eller beskadigelse af axiallejer
• Utilstrækkelig forspænding af axialleje
• Fejl i axialleje, der tillader for stort aksialt slør
• Smøreproblemer specifikke for axiallejer

3. Hydrauliske eller aerodynamiske kræfter

Proceskræfter i pumper, kompressorer og turbiner skaber aksiale kræfter:

• Pumpekavitation: Dampboblekollaps skaber aksiale stødkræfter
• Ubalance i impeller: Asymmetrisk strømning skaber oscillerende aksial trykkraft
• Aksial strømningsturbulens: I aksialkompressorer og turbiner
• Bølgende: Kompressorstød skaber voldsomme aksiale vibrationer
• Recirkulation: Off-design drift forårsager flow ustabilitet

4. Mekanisk løshed

For store frigange tillader aksial bevægelse:

• Slidte axiallejeoverflader
• Løse koblingskomponenter
• Utilstrækkelig aksial begrænsning i lejedesign
• Slidte afstandsstykker eller shims

5. Koblingsproblemer

Slid eller forkert montering af koblingen genererer aksial vibration:

• Slidte tandkoblingstænder, der tillader aksial flydebevægelse
• Forkert installerede fleksible koblinger
• Fejl i længden af koblingsafstandsstykket
• Universalledvinkler, der skaber aksiale kraftkomponenter

6. Problemer med termisk vækst

Differentiel termisk udvidelse kan inducere aksiale kræfter:

• Termisk ekspansion af rør, der skubber/trækker på udstyr
• Ujævn termisk vækst mellem koblede maskiner
• Fundamentssætninger, der påvirker aksial justering

Diagnostisk betydning

Diagnose af fejljustering

Aksial vibration er den vigtigste indikator for diagnosticering af forkert justering:

• Tommelfingerregel: Hvis aksial vibration > 50% af radial vibration, mistænk for forkert justering
• Frekvensindhold: Overvejende 2X til parallel forskydningsforskydning; 1X og 2X til vinkelforskydning
• Faseanalyse: 180° faseforskel mellem aksiale målinger i modsatte ender bekræfter fejljustering
• Bekræftelse: Høj aksial vibration, der reduceres betydeligt efter præcisionsjustering, bekræfter diagnosen

Pumpe- og kompressordiagnostik

Til roterende udstyr, der håndterer væsker:

• Kavitation: Højfrekvent, tilfældig aksial vibration med bredbåndskarakteristika
• Hydraulisk ubalance: 1X aksial vibration fra asymmetrisk impellerbelastning
• Stigning: Stor amplitude, lavfrekvent aksial oscillation
• Bladpassagefrekvens: Aksial komponent ved bladpassagefrekvens indikerer flowproblemer

Vurdering af lejets tilstand

• Pludselig stigning i aksial vibration kan være tegn på forringelse af axiallejet
• Aksial vibration med frekvenser for defekte axiallejer bekræfter lejeproblemet
• For stor aksial flydning målt med nærhedsprober indikerer lejeslid

Acceptable niveauer og standarder

Generelle retningslinjer

Mens standarder som ISO 20816 primært omhandler radial vibration, udtrykkes grænseværdier for aksial vibration typisk som:

• I forhold til radial: Aksial bør være < 50% radial vibration under normale forhold
• Absolutte grænser: Typisk 25-50% af de radiale vibrationsgrænser for maskinklassen
• Basislinjesammenligning: Stigninger på 50-100% fra baseline-efterforskning af arrestordrer

Udstyrsspecifikke standarder

• API 610 (centrifugalpumper): Angiver både radiale og aksiale vibrationsgrænser
• API 617 (centrifugalkompressorer): Inkluderer kriterier for accept af aksiale vibrationer
• Turbomaskineri: Overvåges ofte kontinuerligt med aksiale positions- og vibrationssensorer

Korrektion og afbødningsmetoder

Ved forkert justering

1. Præcisionsakseljustering: Brug laserjusteringsværktøjer til at korrigere vinkel- og parallelforskydning
2. Blød fodkorrektion: Sørg for, at alle monteringsfødder sidder fladt før justering
3. Overvejelse af termisk vækst: Tag højde for driftstemperaturudvidelse i justeringen
4. Røraflastning: Eliminer rørkræfter, der trækker udstyr ud af justering

Ved problemer med tryklejer

• Udskift slidte axiallejekomponenter
• Kontroller korrekt forspænding og spillerum for axiallejer
• Sørg for tilstrækkelig smøring af axiallejets overflader
• Kontroller korrekt montering af axiallejer og afstandsskiver

Til procesrelaterede aksiale kræfter

• Eliminer kavitation: Øg indløbstrykket, reducer væsketemperaturen, kontroller for blokeringer i indløbet
• Optimer driftspunkt: Betjen pumper og kompressorer inden for designområdet
• Balancerende hydrauliske kræfter: Brug balancehuller eller bagvinger på impeller
• Anti-overspændingskontrol: Implementer effektiv overspændingsforebyggelse for kompressorer

Ved mekaniske problemer

• Udskift slidte koblinger og koblingskomponenter
• Spænd løse mekaniske forbindelser
• Bekræft korrekte afstandsstykke- og shim-dimensioner
• Sørg for korrekt montering af koblingen i henhold til producentens specifikationer

Bedste praksis for måling

Installation af sensor

• Fast montering: Brug stifter eller klæbemiddel i stedet for magneter til aksiale målinger, når det er muligt.
• Bekræft retning: Sørg for, at sensoren er fuldstændig parallel med akselaksen (ikke i en vinkel)
• Begge ender: Mål aksial vibration i både driv- og ikke-drivenden for fasesammenligning
• Nærhedsprober: Installer permanente aksiale positionssensorer for kritisk udstyr

Dataindsamling

• Indsaml altid aksiale data sammen med horisontale og vertikale radiale målinger
• Registrer faseforhold mellem aksiale målinger på forskellige steder
• Sammenlign aksiale og radiale amplitudeforhold
• Trend aksial vibration over tid for at detektere udviklende problemer

Sammenligning af aksial vs. radial vibration

Vigtigste forskelle

Aspekt	Radial (lateral) vibration	Aksial vibration
Retning	Vinkelret på akselaksen	Parallelt med akselaksen
Typisk amplitude	Højere	Lavere (normalt < 50% af radial)
Primære årsager	Ubalance, bøjet aksel, lejefejl	Forkert justering, problemer med axiallejer, proceskræfter
Diagnostisk værdi	Generel maskineritilstand	Specifikt for problemer med forkert justering og tryk
Overvågningsprioritet	Primært fokus	Sekundær, men kritisk for diagnosen

Industriapplikationer

Aksial vibrationsovervågning er særligt vigtig for:

• Centrifugalpumper: Hydrauliske kræfter og kavitationsdetektion
• Kompressorer: Overvågning af tryklejer og overspændingsdetektion
• Turbiner: Aksiale turbinebladkræfter og axiallejets tilstand
• Tilkoblet udstyr: Justeringsverifikation og koblingstilstand
• Procesudstyr: Overvågning af flowtilstand

Mens aksial vibration ofte overskygges af den mere fremtrædende radiale vibration, anerkender erfarne vibrationsanalytikere dens kritiske diagnostiske værdi. Mange maskinproblemer, som man kunne overse ved udelukkende at undersøge radial vibration, afsløres tydeligt af aksiale vibrationsmønstre, hvilket gør det til en væsentlig del af omfattende programmer til overvågning af maskinernes tilstand.

---

← Tilbage til hovedindekset