Warum wackelt der Ventilator? Erste Diagnose

Der häufigste Fehler beim Auswuchten von Lüftern ist, damit zu beginnen, bevor man weiß, was man korrigieren will. Nicht jede Vibration ist ein Zeichen von Unwucht. Das Anbringen von Ausgleichsgewichten, wenn das eigentliche Problem eine Fehlausrichtung, Lockerheit oder Resonanz ist, behebt nichts – und kann die Situation sogar verschlimmern.

Beginnen Sie mit einer Schwingungsmessung. Lassen Sie den Lüfter mit Betriebsdrehzahl laufen und erfassen Sie ein FFT-Spektrum. Die Ergebnisse des Spektrums geben Ihnen Aufschluss über die weiteren Schritte.

Was verursacht eigentlich ein Ungleichgewicht der Lüfter? In industriellen Umgebungen sind dies die wichtigsten Quellen – und sie unterscheiden sich je nach Umgebung:

Materialaufbau. Die häufigste Ursache für Vibrationen bei Abluftventilatoren, Saugzugventilatoren und allen anderen Ventilatoren, die Partikel fördern, sind Staub, Asche, Kalkablagerungen, Zucker und Zementpulver – sie lagern sich ungleichmäßig auf den Flügeln ab. Allein die Reinigung kann die Vibrationen um 30–501 µT reduzieren. Wird ein verschmutzter Ventilator ausgewuchtet, gleicht die Korrektur die Ablagerungen aus – und sobald sich das nächste Stück ablöst, beginnt die Arbeit von Neuem.

Verschleiß und Korrosion. Abrasive Prozessströme erodieren die Vorderkanten der Schaufeln ungleichmäßig. Chemische Dämpfe korrodieren die Schaufeln je nach Strömungsmuster unterschiedlich schnell. Im Laufe der Monate verschiebt sich die Massenverteilung.

Verformung. Thermische Belastungen an Heißgasventilatoren führen zu fortschreitendem Verzug. Beschädigungen durch eingesaugte Fremdkörper können die Schaufeln verbiegen. Schon eine einzige verbogene Schaufel bei 1500 U/min verursacht eine messbare Unwucht.

ISO 14694 und ISO 21940: Welche Grenzwerte gelten?

Zwei Normen regeln die Vibrationen von Industrielüftern. Die eine ist lüfterspezifisch (ISO 14694), die andere regelt die allgemeine Auswuchtqualität von Rotoren (ISO 21940, ehemals ISO 1940). Beide werden benötigt – die eine zur Festlegung des Vibrationsgrenzwerts der installierten Maschine, die andere zur Definition der Auswuchtqualität des Rotors bei der Montage oder beim Auswuchten in der Werkstatt.

ISO 14694 – Lüfter-BV-Kategorien

ISO 14694 definiert Kategorien für Auswuchtung und Vibration speziell für Industrielüfter. Der Grenzwert für die Inbetriebnahmeschwingung (Geschwindigkeit, mm/s RMS, gemessen an den Lagergehäusen) hängt von der Anwendung ab:

ISO 21940-11 — Ausgewogene Qualitätsklassen (G)

Für den Rotor selbst (Laufrad + Wellenbaugruppe) wird die Auswuchtgüte als Güteklasse G (mm/s) ausgedrückt:

Dachlüftungsventilatoren – regelmäßige Vibrationsprüfungen beugen Lärmbeschwerden und Lagerschäden vor.

Ausbalancierung nach Lüftertyp

Die Probegewichtsmethode funktioniert bei jedem Ventilator. Die praktischen Details – wie viele Korrekturebenen, wo Gewichte angebracht werden, worauf zu achten ist – hängen jedoch von der Geometrie des Laufrads und den Betriebsbedingungen ab.

Laufrad eines Radialventilators – Korrekturgewichte werden üblicherweise an die Rückplatte oder die Nabenscheibe geschweißt.

Ein-Ebenen- vs. Zwei-Ebenen-System: die Schnellregel

Scheibenförmiger Rotor (Breite deutlich kleiner als Durchmesser) → einflächig. Abdeckungen: Axialventilatoren, schmale Radialräder, schmale Radialräder.

Trommelartiger Rotor (Breite vergleichbar mit Durchmesser) → zweiflächig. Abdeckungen: breite Radialräder, Doppelansaugventilatoren, lange Käfigläufergebläse.

Im Zweifelsfall mit einer einachsigen Schwingungsdämpfung beginnen. Falls die Vibrationen nicht unter den ISO-Grenzwert sinken, auf eine zweiachsige Schwingungsdämpfung umstellen – die Unwucht beinhaltet eine Kippkomponente, die mit einer einachsigen Schwingungsdämpfung nicht korrigiert werden kann.

Laufrad mit Käfigstruktur (Trommelrad) – Breite ≈ Durchmesser, erfordert Korrektur in zwei Ebenen

Das Ausgleichsverfahren – Schritt für Schritt

Ausrüstung: Balanset-1A tragbare Balancervorrichtung, Laptop, Beschleunigungsmesser, Laser-Drehzahlmesser, Probegewichtssatz, Korrekturgewichte (Stahl), Schweißgerät zur permanenten Befestigung.

Auswuchten eines Industriegebläses vor Ort – Sensor am Lagergehäuse, Drehzahlmesser an der Welle

Feldbericht: 132 kW Saugzugventilator

Ein Zementwerk in Südeuropa betrieb einen 132 kW starken Saugzugventilator, der Ofenabgase mit einer Temperatur von 280 °C absaugte. Der Ventilator war ein einseitig saugender Radialventilator mit einem Laufraddurchmesser von 1800 mm und einer Drehzahl von 1470 U/min. Innerhalb von 14 Monaten mussten die Lager zweimal ausgetauscht werden – allein aufgrund dieses Ventilators kam es im Werk durchschnittlich zu einem ungeplanten Stillstand pro Quartal.

Die Schwingungsüberwachung zeigte innerhalb weniger Wochen nach jedem Lagerwechsel Werte über 15 mm/s. Das Wartungsteam vermutete, dass die Lagerqualität das Problem war und wechselte den Lieferanten. Es lag jedoch nicht an den Lagern, sondern am Laufrad. Kalziumanditablagerungen hatten sich ungleichmäßig auf der Rückplatte und in den Schaufelhöhlen gebildet und führten zu einer fortschreitenden Unwucht.

Wir kamen während eines planmäßigen Ofenstillstands an. Erster Schritt: Reinigung. Die Crew reinigte das Laufrad mit einem Hochdruckreiniger – die Vibration sank von 22 mm/s auf 11,4 mm/s. Immer noch über dem BV-3-Grenzwert. Wir bauten das Balanset-1A auf, führten die Probebelastung durch und korrigierten die Werte – 85 g wurden im Winkel von 218° an die Rückplatte geschweißt.

Wichtige Entscheidung nach diesem Auftrag: Das Werk führte vierteljährliche Schwingungsprüfungen im Wartungsplan ein und installierte eine permanente Zugangstür am Lüftergehäuse für eine schnellere Sensormontage. Im ersten Jahr wurden Kosten für den Lageraustausch eingespart: ca. 4.500 €. Das Balanset-1A amortisierte sich bereits beim ersten Auftrag.

Wenn Balancing nicht hilft

Sie haben gereinigt, gemessen, korrigiert, und die Vibrationen liegen immer noch über dem Grenzwert. Bevor Sie den Auswuchtvorgang wiederholen, überprüfen Sie Folgendes:

1. Strukturresonanz. Wenn die Betriebsdrehzahl des Ventilators mit einer Eigenfrequenz des Tragrahmens, des Sockels oder der Lüftungsanlage übereinstimmt, verstärken sich die Vibrationen unabhängig von der Auswuchtung. Test: Variieren Sie die Drehzahl um 5–101 µT nach oben und unten. Sinkt die Vibration bei einer kleinen Drehzahländerung sprunghaft ab, handelt es sich um Resonanz. Die Lösung besteht in der Versteifung der Konstruktion oder der Änderung der Betriebsdrehzahl – nicht im Hinzufügen von Ausgleichsgewichten.

2. Weicher Fuß. Ungleichmäßiger Kontakt an den Füßen des Motor- oder Lagersockels. Beim Anziehen einer Schraube verformt sich der Rahmen und erhöht die Spannung. Lösen Sie die Schrauben der Füße nacheinander und prüfen Sie die Bewegung mit einer Messuhr. Hebt sich ein Fuß um mehr als 0,05 mm an, unterlegen Sie ihn. Ein weicher Fuß kann Vibrationen von 2–4 mm/s verursachen, die sich durch Auswuchten nicht beseitigen lassen.

3. Fehlausrichtung. Bei riemengetriebenen Lüftern Riemenspannung und Riemenscheibenausrichtung prüfen. Bei Direktantrieb Kupplungsausrichtung (Winkel + Versatz) prüfen. Eine Fehlausrichtung äußert sich im FFT-Spektrum durch doppelte Drehzahl und erhöhte axiale Schwingungen. Die Ausrichtung vor dem Auswuchten korrigieren.

4. Thermischer Bogen (Abluftventilatoren). Das Laufrad verändert seine Form beim Erhitzen. Eine im kalten Zustand durchgeführte Auswuchtkorrektur kann bei Betriebstemperatur fehlerhaft sein. Lösung: Den Ventilator mindestens 30 Minuten bei Prozesstemperatur laufen lassen und anschließend unter warmen Bedingungen messen und auswuchten. Dies ist aufwendiger, aber für Ventilatoren über 150 °C unerlässlich.

Nach dem Austausch des Laufrads: Immer neu auswuchten.

Ein neues Laufrad vom Werk wird werkseitig gewuchtet – üblicherweise auf G6,3 oder besser. Die Wuchtung erfolgt jedoch auf der Wuchtmaschine des Herstellers, nicht auf Ihrer Welle, in Ihren Lagern und mit Ihrer Kupplung.

Beim Einbau des neuen Laufrads entstehen an jeder Schnittstelle Fehlerquellen: Passung der Keilwelle, Kegelsitz, Kupplungsausrichtung, Position der Stellschraube. Selbst eine mit bloßem Auge nicht erkennbare Exzentrizität von 20 Mikrometern an der Nabe führt bei 1470 U/min zu einer messbaren Unwucht.

Planen Sie nach der Installation stets eine abschließende Feinwuchtung vor Ort ein. Die Korrektur ist in der Regel gering (10–30 g), der Unterschied in der Lagerlebensdauer jedoch erheblich. Das Auslassen dieses Schrittes ist die häufigste Ursache dafür, dass neue Laufräder von Anfang an vibrieren."

Ausrüstung: Balanset-1A Spezifikationen

Das oben beschriebene Verfahren verwendet die Balanset-1A Tragbares Auswuchtsystem. Wichtige Spezifikationen für den Lüfterbetrieb:

Das Set enthält zwei Beschleunigungsmesser, einen Laser-Drehzahlmesser, reflektierendes Klebeband, Magnethalterungen, Software auf USB-Stick und eine Tragetasche. Keine Abonnements. Keine wiederkehrenden Lizenzgebühren.

Häufig gestellte Fragen