Wellenschlag in der Schwingungsanalyse verstehen
Definition: Was ist Rundlauf?
Auslaufen ist ein allgemeiner Begriff für Unregelmäßigkeiten in einem Rotor, die ein Signal pro Umdrehung (1x) erzeugen, selbst wenn sich der Rotor mit sehr geringer Geschwindigkeit dreht und dynamische Kräfte wie Unwucht vernachlässigbar sind. Es handelt sich um ein Maß für die Gesamtabweichung einer rotierenden Oberfläche von einem perfekten Kreis relativ zur wahren Mittellinie der Welle. Eine zentrale Herausforderung bei der Schwingungsanalyse besteht darin, dass Rundlauf in den Schwingungsdaten zwar genau wie Unwucht aussehen kann, aber kein massebedingtes Problem darstellt und daher nicht durch Auswuchten behoben werden kann.
Arten von Rundlauffehlern: Eine wichtige Unterscheidung
Es ist wichtig, zwischen den beiden Hauptarten von Rundlauf zu unterscheiden:
1. Mechanischer Rundlauf
Mechanischer Rundlauf ist ein echtes physikalische oder geometrische Unvollkommenheit der Welle. Dies bedeutet, dass die Wellenoberfläche nicht perfekt rund oder nicht perfekt auf ihrer Rotationsachse zentriert ist. Häufige Ursachen sind:
- Unrundheit: Der Wellenzapfen ist leicht oval oder weist andere Formfehler durch die Bearbeitung auf.
- Exzentrizität: Eine Komponente, beispielsweise eine Riemenscheibe oder ein Zahnrad, wird bearbeitet oder leicht außermittig zur Mittellinie der Welle montiert.
- Gebogener oder gekrümmter Schaft: Eine dauerhafte Biegung der Welle führt dazu, dass sich ihre Oberfläche beim Drehen relativ zu einem festen Punkt vor und zurück bewegt.
Der mechanische Rundlauf kann direkt mit einer Messuhr gemessen werden, während die Welle langsam von Hand gedreht wird.
2. Elektrischer Rundlauf
Elektrischer Rundlauf ist kein physikalischer Defekt, sondern eine Messfehler das geschieht ausschließlich mit berührungslosen Wirbelstrom-NäherungssondenDiese Sonden erzeugen ein Magnetfeld und erfassen Veränderungen an der Wellenoberfläche. Wenn die Wellenoberfläche lokale Schwankungen in ihren magnetischen oder elektrischen Eigenschaften aufweist, erzeugt die Sonde ein schwankendes Signal, selbst wenn der Abstand zwischen Welle und Sonde vollkommen konstant ist.
Ursachen für elektrischen Rundlauf sind unter anderem:
- Variationen der Materialdurchlässigkeit: Ein lokaler Magnetismuspunkt auf der Welle kann ein starkes 1x-Signal erzeugen. Dies kann passieren, wenn die Welle versehentlich magnetisiert wird, beispielsweise durch eine Messuhr mit Magnetbasis.
- Änderungen der Oberflächenbeschaffenheit: Kratzer, Dellen oder Werkzeugspuren im „Sichtbereich“ der Sonde.
- Inkonsistente Materialzusammensetzung: Abweichungen in der Legierung oder den metallurgischen Eigenschaften des Wellenmaterials.
Elektrischer Rundlauf ist für eine Messuhr nicht erkennbar, stellt jedoch eine erhebliche Fehlerquelle bei der Schwingungsüberwachung von Turbomaschinen dar.
Warum Rundlauf ein Problem für Diagnose und Auswuchten darstellt
Das von beiden Arten von Rundlauf erzeugte Signal tritt bei der einfachen Laufgeschwindigkeit der Welle auf, was der gleichen Frequenz wie die Unwucht entspricht. Dies führt zu einem großen Problem:
- Es kann mit Unwucht verwechselt werden: Ein Analytiker könnte einen hohen 1x-Schwingungspeak erkennen und ihn fälschlicherweise als Unwucht diagnostizieren, was zu unnötigen und ineffektiven Ausgleichsversuchen führt.
- Es stört das Gleichgewicht: Das Rundlaufsignal wird zum tatsächlichen Unwuchtsignal hinzugefügt. Um eine genaue Auswuchtung durchzuführen, muss die Rundlaufkomponente gemessen und vektoriell vom Gesamtschwingungssignal subtrahiert werden, um die tatsächliche dynamische Reaktion zu isolieren.
Rundlaufkompensation: Der Slow-Roll-Vektor
Um dieses Problem zu lösen, verwenden Analysten eine Technik namens RundlaufkompensationDies ist ein entscheidender Schritt bei der Analyse jeder Maschine, die mit Näherungssensoren überwacht wird.
- Langsames Rollen: Die Maschine wird mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit (normalerweise 200–500 U/min) betrieben, bei der die durch Unwucht verursachten Zentrifugalkräfte unbedeutend sind.
- Messen Sie den Slow-Roll-Vektor: Der bei dieser niedrigen Geschwindigkeit gemessene 1x-Schwingungsvektor (Amplitude und Phase) ist fast ausschließlich auf Rundlauffehler zurückzuführen. Dies wird als „Slow-Roll“- oder „Runout“-Vektor bezeichnet.
- Subtrahieren Sie den Vektor: Dieser Slow-Roll-Vektor wird dann gespeichert und vektoriell vom 1x-Vibrationsvektor subtrahiert, der bei der hohen Betriebsgeschwindigkeit der Maschine gemessen wurde.
Das Ergebnis ist die Rundlaufkompensierter 1x-Vektor, der die tatsächliche dynamische Bewegung der Welle aufgrund von Unwucht und anderen rotordynamischen Kräften darstellt. Dieser kompensierte Wert sollte für eine genaue Diagnose und zur Berechnung von Ausgleichsgewichten verwendet werden.
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