Hvad er radial vibration i roterende maskiner? • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hvad er radial vibration i roterende maskiner? • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hvad er radial vibration i roterende maskiner?

Udgivet af admin på

Forståelse af radial vibration i roterende maskiner

Definition: Hvad er radial vibration?

Radial vibration er bevægelsen af en roterende aksel vinkelret på dens rotationsakse, der strækker sig udad fra centrum ligesom radier i en cirkel. Udtrykket "radial" refererer til enhver retning, der udstråler fra akselens centerlinje, og omfatter både vandret (side til side) og lodret (op og ned) bevægelse. Radial vibration er synonym med lateral vibration eller tværgående vibration og repræsenterer den mest almindeligt målte og overvågede form for vibrationer i roterende maskineri.

I praktiske anvendelser måles radial vibration typisk i to vinkelrette retninger - vandret og lodret - på hvert leje for at give et komplet billede af akslens bevægelse vinkelret på dens akse.

Målevejledning

Horisontal radial vibration

Horisontal vibration måles i sideretningen:

  • Vinkelret på skaftaksen og parallelt med jorden/gulvet
  • Ofte det mest tilgængelige målested
  • Viser typisk effekter af tyngdekraft, asymmetri af fundamentsstivhed og horisontale tvangsfunktioner
  • Standard måleorientering for de fleste vibrationsovervågningsprogrammer

Vertikal radial vibration

Vertikal vibration måles i op- og nedadgående retning:

  • Vinkelret på skaftaksen og vinkelret på jorden/gulvet
  • Påvirket af tyngdekraften og rotorens vægt
  • Ofte højere amplitude end vandret på grund af rotorens vægt, der skaber asymmetrisk stivhed
  • Kritisk for at detektere problemer i vertikalt orienterede maskiner (vertikale pumper, motorer)

Samlet radial vibration

Den samlede radiale vibration kan beregnes som vektorsummen af vandrette og lodrette komponenter:

  • Radial total = √(Horisontal² + Vertikal²)
  • Repræsenterer den faktiske bevægelsesstørrelse uanset retning
  • Nyttig til vurderinger af alvorligheden med et enkelt tal

Primære årsager til radial vibration

Radial vibration genereres af kræfter, der virker vinkelret på akselaksen:

1. Ubalance (dominerende årsag)

Ubalance er den mest almindelige kilde til radial vibration i roterende maskiner:

  • Skaber centrifugalkraft, der roterer med akselhastighed (1X)
  • Kraftstørrelse proportional med ubalanceret masse, radius og hastighed i anden kvadrat
  • Producerer cirkulære eller elliptiske akselkredsløb
  • Kan korrigeres gennem afbalancering procedurer

2. Forskydning

Forskydning af aksel mellem koblede maskiner skaber både radial og aksial vibration:

  • Primært 2X (to gange pr. omdrejning) radial vibration
  • Genererer også 1X, 3X og højere harmoniske
  • Høj aksial vibration ledsager radial vibration
  • Faseforhold mellem lejer diagnostisk for fejljusteringstype

3. Mekaniske defekter

Forskellige mekaniske problemer producerer karakteristiske radiale vibrationsmønstre:

  • Lejefejl: Højfrekvente påvirkninger ved lejefejlfrekvenser
  • Bøjet eller buet skaft: 1X vibration svarende til ubalance, men til stede selv ved langsom rulning
  • Løshed: Flere harmoniske (1X, 2X, 3X) med ikke-lineær opførsel
  • Revner: 1X og 2X vibration med ændringer under opstart/nedlukning
  • Gnidninger: Subsynkrone og synkrone komponenter

4. Aerodynamiske og hydrauliske kræfter

Proceskræfter i pumper, ventilatorer og kompressorer skaber radial påvirkning:

  • Bladpassagefrekvens (antal blade × omdr./min.)
  • Hydraulisk ubalance fra asymmetrisk strømning
  • Vortexafgivelse og strømningsturbulens
  • Recirkulation og off-design drift

5. Resonansforhold

Ved drift i nærheden kritiske hastigheder, radial vibration forstærkes dramatisk:

  • Naturfrekvens falder sammen med tvangsfrekvens
  • Amplitude begrænset kun af systemet dæmpning
  • Potentiale for katastrofale vibrationsniveauer
  • Kræver tilstrækkelige separationsmarginer i designet

Målestandarder og parametre

Måleenheder

Radial vibration kan udtrykkes i tre relaterede parametre:

  • Forskydning: Faktisk bevægelsesafstand (mikrometer µm, mils). Bruges til maskiner med lav hastighed og målinger med nærhedssonder.
  • Hastighed: Ændringshastighed for forskydning (mm/s, in/s). Mest almindelig for generelle industrimaskiner, grundlag for ISO-standarder
  • Acceleration: Hastighedsændringshastighed (m/s², g). Bruges til højfrekvente målinger og detektering af lejefejl

Internationale standarder

ISO 20816-serien angiver grænseværdier for radial vibration:

  • ISO 20816-1: Generelle retningslinjer for evaluering af maskiners vibrationer
  • ISO 20816-3: Specifikke kriterier for industrimaskiner > 15 kW
  • Sværhedszoner: A (god), B (acceptabel), C (utilfredsstillende), D (uacceptabel)
  • Målested: Typisk på lejehuse i radial retning

Branchespecifikke standarder

  • API 610: Radiale vibrationsgrænser for centrifugalpumper
  • API 617: Vibrationskriterier for centrifugalkompressorer
  • API 684: Procedurer for rotordynamikanalyse til forudsigelse af radial vibration
  • NEMA MG-1: Vibrationsgrænser for elektriske motorer

Overvågnings- og diagnostiske teknikker

Rutinemæssig overvågning

Standard vibrationsovervågningsprogrammer måler radial vibration:

  • Rutebaseret indsamling: Periodiske målinger med faste intervaller (månedligt, kvartalsvis)
  • Generelt niveau Trending: Spor den samlede vibrationsamplitude over tid
  • Alarmgrænser: Sæt baseret på ISO eller udstyrsspecifikke standarder
  • Sammenligning: Strøm vs. basislinje, horisontal vs. vertikal

Avanceret analyse

Detaljeret radial vibrationsanalyse giver diagnostisk information:

  • FFT-analyse: Frekvensspektrum, der viser vibrationskomponenter
  • Tidsbølgeform: Vibrationssignal over tid afslører transienter og modulation
  • Faseanalyse: Tidsforhold mellem målepunkter
  • Baneanalyse: Bevægelsesmønstre for akselcenterlinjen
  • Konvolutanalyse: Højfrekvent demodulation til detektering af lejefejl

Kontinuerlig overvågning

Kritisk udstyr har ofte permanent radial vibrationsovervågning:

  • Nærhedsprober til direkte måling af akselbevægelse
  • Permanent monterede accelerometre på lejehuse
  • Trending og alarmering i realtid
  • Integration af automatisk beskyttelsessystem

Horisontale vs. vertikale forskelle

Typiske amplitudeforhold

I mange maskiner overstiger den vertikale radiale vibration den horisontale:

  • Tyngdekraftseffekt: Rotorvægt skaber statisk afbøjning, hvilket påvirker den vertikale stivhed
  • Asymmetrisk stivhed: Fundament og støttekonstruktioner er ofte stivere vandret
  • Typisk forhold: Vertikal vibration 1,5-2× vandret er almindelig
  • Balancevægteffekt: Korrektionsvægte placeret i bunden af rotoren (let adgang) reducerer fortrinsvis vertikal vibration

Diagnostiske forskelle

  • Ubalance: Kan vise sig stærkere i én retning afhængigt af ubalancens placering
  • Løshed: Viser ofte ikke-linearitet mere udtalt i lodret retning
  • Fundamentsproblemer: Vertikale vibrationer er mere følsomme over for fundamentforringelse
  • Forskydning: Kan se forskelligt ud vandret vs. lodret baseret på ujævnhedstype

Forhold til rotordynamik

Radial vibration er central for rotordynamik analyse:

Kritiske hastigheder

  • Radiale naturlige frekvenser bestemmer kritiske hastigheder
  • Første kritiske hastighed svarer typisk til første radiale bøjningstilstand
  • Campbell-diagrammer forudsig radial vibrationsadfærd vs. hastighed
  • Separationsmarginer fra kritiske hastigheder forhindrer overdreven radial vibration

Tilstandsformer

  • Hver radial vibrationstilstand har en karakteristisk afbøjningsform
  • Første tilstand: simpel buebøjning
  • Anden tilstand: S-kurve med knudepunkt
  • Højere tilstande: stadig mere komplekse mønstre

Balancerende overvejelser

  • Balancering sigter mod reduktion af radial vibration ved 1X frekvens
  • Indflydelseskoefficienter relater korrektionsvægte til radiale vibrationsændringer
  • Optimale korrektionsplanplaceringer baseret på radiale tilstandsformer

Korrektion og kontrolmetoder

For ubalance

Ved mekaniske problemer

  • Præcisionsjustering for at korrigere fejljustering
  • Udskiftning af lejer ved lejefejl
  • Tilspænding af løse komponenter
  • Fundamentsreparationer for strukturelle problemer
  • Akselretning eller udskiftning af bøjede aksler

Til resonansproblemer

  • Hastighedsændringer for at undgå kritiske hastighedsområder
  • Stivhedsændringer (ændringer i akseldiameter, lejeplacering)
  • Forbedringer af dæmpning (klemfilmdæmpere, valg af lejer)
  • Masseændringer for at ændre naturlige frekvenser

Vigtigheden af prædiktiv vedligeholdelse

Radial vibrationsovervågning er hjørnestenen i prædiktive vedligeholdelsesprogrammer:

  • Tidlig fejlfinding: Ændringer i radial vibration går forud for fejl med uger eller måneder
  • Trending: Gradvise stigninger indikerer udviklende problemer
  • Fejldiagnose: Frekvensindhold identificerer specifikke fejltyper
  • Vurdering af alvorlighed: Amplitude angiver problemets alvor og hastende karakter
  • Vedligeholdelsesplanlægning: Tilstandsbaseret snarere end tidsbaseret vedligeholdelse
  • Omkostningsbesparelser: Forebygger katastrofale fejl og optimerer vedligeholdelsesintervaller

Som den primære vibrationsmåling i roterende maskineri giver radial vibration vigtig information om udstyrets tilstand, hvilket gør den uundværlig for at sikre pålidelig, sikker og effektiv drift af industrielt roterende udstyr.

← Tilbage til hovedindekset

Kategorier:
WhatsApp