Rotorreibung in rotierenden Maschinen verstehen

Tragbare Auswuchtmaschine, Schwingungsanalysator

Geräte

Portabler Balancer & Schwingungsanalysator Balanset-1A

Teile

Optischer Sensor (Laser-Tachometer)

Komplettes Schwingungsdiagnose- und Auswuchtset von Vibromera, inklusive vier Schwingungssensoren mit Kabeln, einem Signalschnittstellenmodul, einem Lasertachometer mit Magnetfuß, einer digitalen Waage, einem USB-Kabel und einem Tragekoffer. Das System ist für das Auswuchten von Rotoren im Feld und die Zustandsüberwachung an Industrieanlagen konzipiert.

Geräte

Magnetischer Ständer Größe-60-kgf

Teile

Dynamischer Balancer "Balanset-1A" OEM

Definition: Was ist Rotorreibung?

Rotorreibung (auch als Reibungs- oder Rotor-Stator-Kontakt bezeichnet) ist ein Zustand, bei dem die rotierenden Komponenten einer Maschine zeitweise oder kontinuierlich mit stationären Teilen wie Dichtungen, Lagergehäusen oder Gehäusewänden in Kontakt kommen. Dieser Kontakt erzeugt Reibungskräfte, erzeugt Wärme und erzeugt charakteristische Vibration Muster, die schnell zu einem katastrophalen Versagen eskalieren können, wenn sie nicht sofort behoben werden.

Das Reiben des Rotors ist besonders gefährlich, da der Kontakt eine positive Rückkopplungsschleife erzeugen kann: Vibrationen verursachen Reibung, Reibung erzeugt Wärme, Wärme verursacht Thermobogen, erhöht die thermische Krümmung die Vibrationen, was zu stärkerer Reibung führt. Diese Spirale kann eine Maschine innerhalb von Minuten zerstören, wenn sie nicht gestoppt wird.

Arten von Rotorreibung

1. Leichtes Reiben (intermittierender Kontakt)

Kurzer, gelegentlicher Kontakt während der Spitzenauslenkungszyklen
Kann nur bei bestimmten Geschwindigkeiten oder Betriebsbedingungen auftreten
Erzeugt unregelmäßige, intermittierende Vibrationsspitzen
Oft an Dichtungen oder Labyrinthspalten
Kann kurzzeitig toleriert werden, weist aber auf ein Problem hin, das korrigiert werden muss

2. Teilweises Reiben (kontinuierlicher leichter Kontakt)

Kontinuierlicher Kontakt, jedoch mit leichter Reibungskraft
Der Rotor dreht sich weiter, während er die stationäre Oberfläche abkratzt
Erzeugt kontinuierliche subsynchrone oder synchrone Vibrationen
Erzeugt Hitze und Abrieb
Kann sich zu starkem Reiben entwickeln, wenn es nicht korrigiert wird

3. Starkes Reiben (vollständiger ringförmiger Kontakt)

Der Rotor berührt den Stator über den gesamten oder einen großen Teil seines Umfangs
Sehr hohe Reibungskräfte
Schneller Temperaturanstieg (Hunderte von Grad in Minuten)
Starke Vibrationen, oft chaotisch
Kann zum Festfressen des Rotors oder zu einem katastrophalen Ausfall führen
Erfordert eine sofortige Notabschaltung

Häufige Stellen für Reibungen

Labyrinthsiegel: Enge Abstände führen häufig zu Dichtungsreibungen
Halteringe: Notlager zum Auffangen der Welle bei schweren Ereignissen
Ausgleichskolbendichtungen: In mehrstufigen Kompressoren und Pumpen
Zwischenstufenmembranen: In Turbinen
Lagergehäuse: Schwere Fälle, in denen die Welle den Lagerdeckel berührt
Wellenhülsen: Schutzhülsen an Dichtungsstellen

Ursachen für Rotorreibung

Übermäßige Vibration

Schwer Unwucht verursacht große Wellendurchbiegung
Fehlausrichtung Wellenbewegung erzeugen
Betrieb bei kritische Geschwindigkeit mit resonanter Verstärkung
Rotorinstabilität (Ölpeitsche, Dampfwirbel)

Unzureichender Abstand

Unsachgemäße Montage, die zu einem unzureichenden radialen Spiel führt
Thermische Ausdehnung verringert die Abstände während des Aufwärmens
Lagerverschleiß, der eine übermäßige Wellenbewegung ermöglicht
Durch das Setzen des Fundaments nähern sich stationäre Teile dem Rotor an

Vorübergehende Ereignisse

Durchlaufen der kritischen Drehzahl beim Anfahren/Ausrollen
Lastwechsel verursachen plötzliche Wellendurchbiegung
Auslöseereignisse oder Notstopps
Überdrehzahlbedingungen

Vibrationssignaturen der Rotorreibung

Charakteristische Muster

Subsynchrone Komponenten: Frequenzen unter 1× (oft 1/2×, 1/3×, 1/4×) durch Rückwärtswirbel während der Reibung
Mehrere Harmonische: 1×, 2×, 3×, 4× aufgrund nichtlinearer Reibungskräfte
Unregelmäßiges Verhalten: Plötzliche Veränderungen in Amplitude und Frequenz
Breitbandrauschen: Zufällige, hochfrequente Komponenten durch Reibung und Stöße
Phaseninstabilität: Phasenwinkel schwanken unregelmäßig

Spektrumeigenschaften

Zahlreiche Peaks bei Bruch- und Mehrfachordnungen
Hoher Geräuschpegel durch zufällige Stöße
Das Spektrum ändert sich schnell und unvorhersehbar
Wasserfalldiagramme zeigen Frequenzkomponenten, die erscheinen und verschwinden

Orbitanalyse

Wellenumlaufbahn Die Muster beim Reiben sind sehr charakteristisch:

Unregelmäßige, verzerrte Umlaufbahnformen
Scharfe Ecken oder flache Stellen, an denen Kontakt auftritt
Die Form der Augenhöhle ändert sich mit der Schwere der Reibung
Zeigt oft umgekehrte (rückwärts gerichtete) Präzessionskomponenten

Folgen und Schäden

Sofortige Auswirkungen

Reibungserwärmung: Kontakt erzeugt starke lokale Hitze (300–600 °C möglich)
Thermischer Bogen: Asymmetrische Erwärmung führt zu einer Wellenbiegung und erhöht die Reibungsintensität
Tragen: Materialabtrag von Wellen- und Statoroberflächen
Schutterzeugung: Verschleißpartikel verunreinigen Lager und Dichtungen

Sekundärschaden

Siegelzerstörung: Abgenutzte oder abgebrochene Zähne der Labyrinthdichtung
Lagerüberlastung: Erhöhte Belastungen und Erwärmung durch Reibungskräfte
Permanenter Schaftbogen: Starke Erhitzung kann zu plastischer Verformung führen
Schaftwertung: In die Wellenoberfläche eingearbeitete Rillen

Katastrophale Ausfälle

Wellenfresser: Vollständiges Blockieren durch starkes Reiben
Schaftbruch: Wärmeeinflusszone führt zur Rissbildung
Rotorabfall: Lagerausfall durch Überhitzung führt dazu, dass der Rotor auf die Haltelager oder das Gehäuse fällt
Brandgefahr: Heiße Trümmer oder Funken können brennbare Materialien entzünden

Erkennung und Diagnose

Indikatoren für die Schwingungsanalyse

Plötzliches Auftreten mehrerer subsynchroner Komponenten
Unregelmäßige, nicht wiederholbare Vibrationsmuster
Starke Erhöhung des Gesamtvibrationspegels
Änderungen der Vibration unmittelbar nach Geschwindigkeitsänderungen
Ungewöhnliche Orbitmuster mit scharfen Merkmalen

Physische Beweise

Metallstaub oder Partikel in Lagergehäusen
Sichtbare Verschleißspuren oder Riefen auf freiliegenden Wellenoberflächen
Beschädigte oder verschlissene Dichtungskomponenten
Die Lagertemperatur steigt
Hörbare Kratz- oder Schleifgeräusche

Notfallmaßnahmen

Wenn während des Betriebs ein Rotorreiben vermutet wird:

Schweregrad einschätzen: Leichtes Reiben kann ein kontrolliertes Herunterfahren ermöglichen; starkes Reiben erfordert einen sofortigen Notstopp
Geschwindigkeit reduzieren: Wenn möglich, verringern Sie die Geschwindigkeit langsam und beobachten Sie dabei die Vibrationen
Temperaturen überwachen: Steigende Lagertemperaturen deuten auf eine Verschlechterung des Zustands hin
Notabschaltung: Wenn die Vibrationen weiter zunehmen oder die Temperaturen schnell ansteigen
Nicht neu starten: Bis die Freigaben überprüft und die Reibungsstelle identifiziert wurden
Dokumentereignis: Aufzeichnung von Schwingungsdaten, Temperaturen und Geschwindigkeiten zur Analyse

Prävention und Schadensbegrenzung

Designmaßnahmen

Ausreichende radiale Abstände an allen potenziellen Reibungsstellen
Berücksichtigen Sie die Wärmeausdehnung bei der Auslegung des Abstands
Verwenden Sie an den Dichtungsstellen abriebfestere Beschichtungen, um Schäden durch leichte Reibung zu minimieren
Installieren Sie Haltelager, um die Durchbiegung bei schweren Ereignissen zu begrenzen

Operative Maßnahmen

Gute Pflege Gleichgewicht zur Minimierung der Wellendurchbiegung
Stellen Sie eine präzise Ausrichtung sicher
Befolgen Sie die richtigen Aufwärmverfahren, um die Wärmeentwicklung zu kontrollieren
Vermeiden Sie den Betrieb bei kritischen Geschwindigkeiten
Überwachen Sie kontinuierlich die Vibrationen kritischer Geräte

Überwachung und Schutz

Installieren Sie Vibrationsalarme, die unterhalb der Reibungsschwellenwerte eingestellt sind
Überwachen Sie die Lager- und Dichtungstemperaturen
Verwenden Sie Näherungssonden, um die Wellenposition und das Spiel zu verfolgen
Implementieren Sie eine automatische Abschaltung bei übermäßiger Vibration

Rotorreibung ist ein Notfall, der sofortiger Aufmerksamkeit bedarf. Das Verständnis der Ursachen, das Erkennen der charakteristischen Schwingungssignaturen und die Umsetzung geeigneter Präventions- und Schutzmaßnahmen sind für den sicheren Betrieb rotierender Maschinen unerlässlich, insbesondere bei Hochgeschwindigkeits- oder engmaschigen Anlagen wie Turbinen und Kompressoren.

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Was ist Rotorreibung? Kontakt zwischen rotierenden und stationären Teilen

Veröffentlicht von admin auf Oktober 31, 2025 Oktober 31, 2025