Diagnose einer verbogenen Welle

1. Die Natur einer gebogenen Welle

A Gebogene Welle ist ein Zustand, bei dem der Rotor einer Maschine plastisch verformt wurde, wodurch er von einer geraden Linie abweicht. Dies kann die Folge von thermischer Belastung (z. B. ein heißer Turbinenrotor, der nicht ausreichend gekühlt wurde), mechanischer Beschädigung (z. B. durch einen heruntergefallenen Rotor) oder eines Folgefehlers aufgrund einer starken Unwucht oder Fehlausrichtung sein.

Eine gebogene Welle erzeugt Vibration das ist sehr ähnlich Unwucht oder Fehlausrichtung, aber es hat ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal: hohe axiale Vibration.

2. Die Schwingungssignatur einer gebogenen Welle

Die primäre Schwingungssignatur einer gebogenen Welle ist eine Spitze mit hoher Amplitude bei 1X die Laufgeschwindigkeit der Welle. Dies liegt daran, dass sich die Biegung der Welle wie ein großer „schwerer Punkt“ verhält und eine Zentrifugalkraft erzeugt, die einer Unwucht ähnelt.

Die wichtigsten Diagnoseindikatoren sind jedoch:

• Hohe axiale Vibration: Das wichtigste Anzeichen für eine verbogene Welle sind starke 1X-Vibrationen in axialer (Schub-)Richtung. Beim Drehen der verbogenen Welle werden die mit ihr verbundenen Komponenten (wie Kupplungen und Lager) gezwungen, sich entlang der Wellenachse hin und her zu bewegen. Amplituden der axialen Vibrationen, die 50 % der radialen (horizontalen oder vertikalen) Vibrationen übersteigen, sind ein deutlicher Hinweis auf eine verbogene Welle oder eine starke Fehlausrichtung.
• Ähnliche Radialschwingung: Wie bei einer Unwucht wird auch die 1X-Radialschwingung hoch sein.
• Dominante 1X-Frequenz: Das Spektrum wird häufig vom 1X-Peak dominiert, obwohl manchmal auch ein 2X-Peak vorhanden ist, insbesondere wenn sich die Biegung in der Nähe der Mitte der Welle befindet.

3. Unterscheidung zwischen einer verbogene Welle und einer Fehlausrichtung

Eine verbogene Welle und eine Wellenfehlausrichtung können sehr ähnliche Schwingungssignaturen erzeugen, da beide oft hohe axiale Schwingungen verursachen. Der Schlüssel liegt in der Verwendung Phasenanalyse um zwischen ihnen zu unterscheiden.

• Verfahren: Nehmen Sie radiale und axiale Phasenmessungen an den Innen- und Außenlagern der Maschine vor (insgesamt vier Messungen).
• Anzeige einer gebogenen Welle: Wenn die Welle gebogen ist, sind die axialen Phasenmessungen an der gleichen radialen Position (z. B. oben auf beiden Lagern) ungefähr 180 Grad phasenverschoben. Dies liegt daran, dass ein Ende der Maschine durch die Biegung nach vorne gedrückt wird, während das andere Ende nach hinten gezogen wird.
• Fehlausrichtungsanzeige: In einem klassischen Fall einer Winkelfehlausrichtung sind die axialen Phasenmesswerte ungefähr in Phase (oder liegen nahe 0 Grad auseinander).

Auch die Phasenmessung entlang der Kupplung kann einen eindeutigen Beweis für die Unterscheidung der beiden Fehlerzustände liefern.

4. Unterscheidung zwischen einer gebogenen Welle und einer Unwucht

Während beide Bedingungen eine hohe 1X-Radialschwingung erzeugen, Unwucht erzeugt typischerweise nur sehr geringe axiale Vibrationen. Bei einem hohen 1X-Peak und erheblichen axialen Vibrationen ist das Problem wahrscheinlich nicht allein auf die Unwucht zurückzuführen.

Darüber hinaus kann eine gebogene Welle nicht korrigiert werden durch BilanzierungDer Versuch, eine verbogene Welle auszuwuchten, kann die Vibration an einer Stelle reduzieren, verstärkt sie aber oft an einer anderen. Wenn sich ein Rotor nur schwer oder gar nicht auswuchten lässt, ist das ein deutliches Zeichen dafür, dass das Problem an einer verbogene Welle und nicht an einer Unwucht liegt.

5. Bestätigung

Die endgültige Bestätigung einer verbogenen Welle besteht darin, den Rotor auf Prismenblöcke oder in eine Drehbank zu legen und mit einer Messuhr den Rundlauf der Welle zu messen. Ein deutlicher Rundlaufwert bestätigt, dass die Welle verbogen ist und begradigt oder ersetzt werden muss.

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