Was sind Axiallüfterdefekte? Schaufel- und Strömungsprobleme • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was sind Axiallüfterdefekte? Schaufel- und Strömungsprobleme • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was sind Axiallüfterdefekte? Schaufel- und Strömungsprobleme

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Axiallüfterdefekte verstehen

Definition: Was sind Axiallüfterdefekte?

Defekte Axiallüfter sind Probleme, die spezifisch bei Axialventilatoren auftreten, bei denen die Luft parallel zur Wellenachse durch einen propellerartigen Rotor strömt. Zu diesen Defekten gehören Blattwinkelfehler, Verschlechterung des Blattspiels, Blatt Ermüdung und Risse, Nabenbefestigungsfehler, rotierender Strömungsabriss und aerodynamische Resonanzen. Axialventilatoren unterscheiden sich von Radialventilatoren in ihrem Strömungsweg und ihrer Kraftverteilung, wodurch sie anfällig für einzigartige Ausfallarten im Zusammenhang mit Schaufelverwindungen, Spitzenleckströmungen und Axialschubschwankungen sind.

Axialventilatoren werden häufig in Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystemen, Kühltürmen, Kraftwerkszugventilatoren und der industriellen Lüftung eingesetzt. Aufgrund ihres großen Durchmessers und der relativ leichten Flügel sind sie besonders anfällig für vibrationsbedingte Ermüdung und aerodynamische Instabilitäten.

Axiallüfterspezifische Defekte

1. Probleme mit Blattneigung und -winkel

Falsche Tonhöheneinstellung

  • Lüfter mit einstellbarer Neigung: Klingenwinkel zur Leistungsoptimierung einstellbar
  • Fehleinstellung: Die Klingen sind für die Betriebsbedingungen auf den falschen Winkel eingestellt
  • Auswirkungen: Schlechte Leistung, hohe Vibrationen, Strömungsabrissneigung
  • Ungleichmäßige Einstellung: Klingen in unterschiedlichen Winkeln erzeugen Ungleichgewicht

Verformung der Klingenverdrehung

  • Durch aerodynamische oder zentrifugale Belastungen dauerhaft verdrehte Rotorblätter
  • Ändert Strömungswinkel, beeinträchtigt die Leistung
  • Kann bei asymmetrischer Drehung zu Ungleichgewicht führen
  • Thermische Verformung durch Temperaturgradienten

2. Probleme mit dem Spitzenabstand

Entscheidende Bedeutung bei Axialventilatoren

  • Strömungsleckage über den Schaufelspitzen (Spitzenwirbel)
  • Der Wirkungsgrad ist sehr empfindlich gegenüber dem Spitzenspiel
  • Jede 1%-Erhöhung der Clearance führt zu einem Effizienzverlust von ~1-2%
  • Beeinflusst Vibration und akustische Leistung

Übermäßiges Spiel

  • Ursachen: Verschleiß, Gehäuseverzug, Schaufeldurchbiegung, Wärmeausdehnung
  • Auswirkungen: Leistungsverlust, erhöhte Randwirbelstärke, Vibration
  • Typisch Neu: 0,5–1,51 TP3T der Klingenspanne
  • Erforderliche Maßnahmen: > 3% der Spanne zeigt Ersatz oder Umbau an

Tipp Rubs

  • Klingenspitzen berühren das Gehäuse
  • Von übermäßigen Vibration, thermisches Wachstum oder Fehlausrichtung
  • Verursacht Lärm, Vibrationen und Schäden an den Blättern
  • Verschleißspuren an Klingenspitzen und Gehäuse sichtbar

3. Strukturelle Defekte der Klinge

Ermüdungsrisse

  • Standort: Blattwurzel (Befestigung an der Nabe), Vorderkante
  • Ursache: Wechselnde aerodynamische Belastungen, Vibrationen, Resonanz
  • Erkennung: Farbeindringprüfung, Magnetpulverprüfung oder Ultraschallprüfung
  • Kritikalität: Kann zur Klingenbefreiung führen

Fehler bei der Klingenbefestigung

  • Risse in den Schweißnähten an der Verbindung zwischen Blatt und Nabe
  • Lockere verschraubte Anbauteile
  • Wurzelrundrisse
  • Fortschreitender Ausfall, wenn nicht erkannt

4. Aerodynamische Instabilitäten

Drehbarer Stall

  • Strömungsablösung an einigen Schaufeln, die um den Ringraum rotieren
  • Subsynchrone Vibration (0,2–0,5 × Rotordrehzahl)
  • Tritt bei geringem Durchfluss oder hohem Einlasswiderstand auf
  • Kann heftig sein und die Klingen beschädigen

Flattern

  • Selbsterregte Blattschwingung durch aeroelastische Kopplung
  • Die Bewegung der Blätter beeinflusst den Luftstrom, der Luftstrom beeinflusst die Bewegung der Blätter
  • Frequenz bei Schaufeleigenfrequenz
  • Kann zu schnellem Klingenausfall führen
  • Selten, aber katastrophal, wenn es auftritt

Vibrationssignaturen

Blattdurchgangsfrequenz

  • Berechnung: BPF = Anzahl der Blätter × U/min / 60
  • Axiallüfter: BPF oft ausgeprägt (höher als Radialventilatoren)
  • Erhöhte Amplitude: Probleme mit dem Spitzenabstand, Schaufelschäden, Strömungsprobleme
  • Obertöne: Mehrere BPF-Harmonische weisen auf Schaufel- oder Strömungsprobleme hin

Unwucht

  • Durch Blattaufbau, Erosion oder ungleichmäßige Steigungswinkel
  • 1× Vibrationskomponente
  • Korrigierbar durch Bilanzierung mit blattmontierten Gewichten

Strömungsabrissbedingte Vibrationen

  • Subsynchrone Komponenten (0,2-0,5×)
  • Zufällige, schwankende Amplitude
  • Breitbandrauschen nimmt zu
  • Verschwindet bei erhöhtem Durchfluss

Erkennung und Überwachung

Schwingungsanalyse

  • Standardmäßige Lagerschwingungsüberwachung
  • BPF-Amplitudentrend
  • Suche nach subsynchronen Komponenten (Stall)
  • Axiale Schwingungsmessung (Schubschwankungen)

Leistungsüberwachung

  • Luftstrommessung (Druckdifferenzverfahren)
  • Stromverbrauchstrends
  • Effizienzberechnung
  • Vergleichen Sie mit der Design-/Basisleistung

Inspektion

  • Visuelle Schaufelprüfung auf Risse, Erosion, Korrosion
  • Überprüfung des Blatteinstellwinkels
  • Messung des Spitzenspiels
  • Naben- und Befestigungspunktprüfung
  • NDT zur Risserkennung in kritischen Ventilatoren

Wartung und Korrektur

Klingenwartung

  • Ablagerungen von den Klingen entfernen (und neu auswuchten)
  • Reparieren Sie kleinere Erosions-/Korrosionsschäden
  • Ersetzen Sie gerissene oder stark beschädigte Klingen
  • Überprüfen Sie, ob alle Blätter den gleichen Neigungswinkel haben
  • Überprüfen und ziehen Sie die Befestigungsschrauben der Klinge fest

Restaurierung

  • Bei zu großem Abstand Mantelringe oder Spitzendichtungen hinzufügen
  • Gehäuse umbauen, um den Durchmesser zu verringern
  • Lüfter austauschen, wenn wirtschaftlich gerechtfertigt

Betriebspunktregelung

  • Passen Sie den Systemwiderstand an, um den Lüfter in der Nähe des Auslegungspunkts zu betreiben
  • Variable Geschwindigkeitsregelung für optimale Anpassung
  • Vermeiden Sie den Betrieb im Stallbereich
  • Einlassschaufel- oder Dämpfersteuerung für die Drosselung

Defekte an Axialventilatoren kombinieren typische Probleme rotierender Maschinen mit aerodynamischen Phänomenen, die spezifisch für Axialströmungsmaschinen sind. Das Verständnis struktureller Probleme der Schaufeln, der kritischen Randspalte und aerodynamischer Instabilitäten wie rotierendem Strömungsabriss, kombiniert mit entsprechender Schwingungsüberwachung und Leistungsprüfung, ermöglicht den zuverlässigen Betrieb dieser wichtigen Luftbewegungsmaschinen in industriellen Anwendungen.

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