Κατανόηση της αξονικής ταλάντωσης σε περιστρεφόμενα μηχανήματα
Ορισμός: Τι είναι η αξονική ταλάντωση;
Αξονική δόνηση (ονομάζεται επίσης διαμήκης δόνηση ή ωστική δόνηση) είναι η κίνηση εμπρός-πίσω ενός ρότορας σε κατεύθυνση παράλληλη με τον άξονα περιστροφής του. Σε αντίθεση με πλευρική δόνηση η οποία είναι κίνηση από πλευρά σε πλευρά κάθετη στον άξονα, η αξονική δόνηση αντιπροσωπεύει την κίνηση του άξονα μέσα και έξω κατά μήκος του, παρόμοια με την κίνηση ενός εμβόλου.
Ενώ συνήθως έχει μικρότερο πλάτος από την πλευρική δόνηση, η αξονική δόνηση είναι ιδιαίτερα διαγνωστική για ορισμένους τύπους βλαβών μηχανημάτων, ιδιαίτερα κακή ευθυγράμμιση, προβλήματα με τα ωστικά ρουλεμάν και ζητήματα που σχετίζονται με τη διεργασία σε αντλίες και συμπιεστές.
Χαρακτηριστικά και Μέτρηση
Κατεύθυνση και Κίνηση
Η αξονική δόνηση εμφανίζεται κατά μήκος του κεντρικού άξονα του άξονα:
- Η κίνηση είναι παράλληλη με τον άξονα περιστροφής του άξονα
- Ο ρότορας κινείται μπρος-πίσω σαν παλινδρομική κίνηση
- Συνήθως μετριέται σε περιβλήματα ρουλεμάν ή άκρα άξονα
- Πλάτος συνήθως μικρότερο από την ακτινική δόνηση αλλά εξαιρετικά σημαντικό διαγνωστικά
Ρύθμιση μέτρησης
Η αξονική δόνηση απαιτεί ειδική τοποθέτηση αισθητήρα:
- Προσανατολισμός αισθητήρα: Επιταχυνσιόμετρο ή μετατροπέας ταχύτητας τοποθετημένος παράλληλα με τον άξονα του άξονα
- Τυπικές τοποθεσίες: Σε καπάκια άκρων περιβλήματος ρουλεμάν, κουδούνια άκρων κινητήρα ή περιβλήματα ωστικών ρουλεμάν
- Αισθητήρες εγγύτητας: Μπορεί να μετρήσει την αξονική θέση απευθείας όταν είναι τοποθετημένο στραμμένο προς την επιφάνεια του άκρου του άξονα
- Σπουδαιότητα: Συχνά παραβλέπεται αλλά κρίσιμο για την πλήρη διάγνωση μηχανημάτων
Πρωτογενείς αιτίες αξονικής δόνησης
1. Λανθασμένη ευθυγράμμιση (Η πιο συνηθισμένη αιτία)
Κακοποίηση ευθυγράμμισης άξονα, ιδιαίτερα η γωνιακή κακή ευθυγράμμιση, είναι η κύρια αιτία αξονικών κραδασμών:
- Σύμπτωμα: Υψηλή αξονική δόνηση 1X ή 2X σε ταχύτητα λειτουργίας
- Μηχανισμός: Η γωνιακή μετατόπιση μεταξύ των συνδεδεμένων αξόνων δημιουργεί ταλαντούμενες αξονικές δυνάμεις που μεταδίδονται μέσω του συνδέσμου
- Διαγνωστικός Δείκτης: Το πλάτος αξονικής δόνησης > 50% ακτινικής δόνησης υποδηλώνει έντονα κακή ευθυγράμμιση
- Σχέση φάσης: Αξονική δόνηση στα άκρα κίνησης και μη κίνησης συνήθως 180° εκτός φάσης
2. Ελαττώματα ωστικών ρουλεμάν
Προβλήματα με τα ωστικά ρουλεμάν που ελέγχουν τη θέση του αξονικού άξονα προκαλούν χαρακτηριστική αξονική δόνηση:
- Φθορά ή ζημιά στο ρουλεμάν ώσης
- Ανεπαρκής προφόρτιση ρουλεμάν ώθησης
- Αστοχία ωστικού ρουλεμάν που επιτρέπει υπερβολικό αξονικό διάκενο
- Προβλήματα λίπανσης ειδικά για τα ωστικά ρουλεμάν
3. Υδραυλικές ή Αεροδυναμικές Δυνάμεις
Οι δυνάμεις διεργασίας σε αντλίες, συμπιεστές και στροβίλους δημιουργούν αξονικές δυνάμεις:
- Σπηλαίωση αντλίας: Η κατάρρευση των φυσαλίδων ατμών δημιουργεί αξονικές δυνάμεις κρούσης
- Ανισορροπία πτερωτής: Η ασύμμετρη ροή δημιουργεί ταλαντούμενη αξονική ώθηση
- Αξονική Ροή σε Τυρβώδη Διαταραχή: Σε αξονικούς συμπιεστές και στροβίλους
- Ογκούμενος: Η απότομη αύξηση της τάσης του συμπιεστή δημιουργεί βίαιους αξονικούς κραδασμούς
- Ανακυκλοφορία: Λειτουργία εκτός σχεδιασμού που προκαλεί αστάθειες ροής
4. Μηχανική χαλαρότητα
Οι υπερβολικές αποστάσεις επιτρέπουν την αξονική κίνηση:
- Φθαρμένες επιφάνειες ρουλεμάν ώθησης
- Χαλαρά εξαρτήματα ζεύξης
- Ανεπαρκής αξονική συγκράτηση στο σχεδιασμό των ρουλεμάν
- Φθαρμένοι αποστάτες ή ροδέλες
5. Προβλήματα σύνδεσης
Η φθορά ή η λανθασμένη εγκατάσταση του συνδέσμου δημιουργεί αξονικούς κραδασμούς:
- Φθαρμένα δόντια σύζευξης γραναζιών που επιτρέπουν αξονική πλεύση
- Εσφαλμένα τοποθετημένοι εύκαμπτοι σύνδεσμοι
- Σφάλματα μήκους διαχωριστικού ζεύξης
- Γωνίες καθολικής άρθρωσης που δημιουργούν αξονικά στοιχεία δύναμης
6. Θέματα Θερμικής Ανάπτυξης
Η διαφορική θερμική διαστολή μπορεί να προκαλέσει αξονικές δυνάμεις:
- Θερμική διαστολή σωληνώσεων που σπρώχνει/τραβάει τον εξοπλισμό
- Ανομοιόμορφη θερμική ανάπτυξη μεταξύ των συνδεδεμένων μηχανών
- Καθίζηση θεμελίωσης που επηρεάζει την αξονική ευθυγράμμιση
Διαγνωστική Σημασία
Διάγνωση κακής ευθυγράμμισης
Η αξονική δόνηση είναι ο βασικός δείκτης για τη διάγνωση της κακής ευθυγράμμισης:
- Κανόνας: Εάν η αξονική δόνηση είναι > 50% ακτινικής δόνησης, υπάρχει υποψία κακής ευθυγράμμισης.
- Περιεχόμενο συχνότητας: Κυρίως 2X για παράλληλη μετατόπιση, 1X και 2X για γωνιακή μετατόπιση
- Ανάλυση Φάσεων: Η διαφορά φάσης 180° μεταξύ των αξονικών μετρήσεων στα αντίθετα άκρα επιβεβαιώνει την κακή ευθυγράμμιση
- Επιβεβαίωση: Υψηλή αξονική δόνηση που μειώνεται σημαντικά μετά την επιβεβαίωση της διάγνωσης από την ακριβή ευθυγράμμιση
Διαγνωστικά Αντλίας και Συμπιεστή
Για περιστρεφόμενο εξοπλισμό που χειρίζεται υγρά:
- Σπηλαίωση: Υψηλής συχνότητας, τυχαία αξονική δόνηση με χαρακτηριστικά ευρείας ζώνης
- Υδραυλική ανισορροπία: 1X αξονική δόνηση από ασύμμετρη φόρτιση πτερωτής
- Μέγα κύμα: Μεγάλο πλάτος, αξονική ταλάντωση χαμηλής συχνότητας
- Συχνότητα διέλευσης λεπίδας: Η αξονική συνιστώσα στη συχνότητα διέλευσης της λεπίδας υποδεικνύει προβλήματα ροής
Αξιολόγηση κατάστασης ρουλεμάν
- Η απότομη αύξηση των αξονικών κραδασμών μπορεί να υποδηλώνει φθορά του ωστικού ρουλεμάν
- Η αξονική δόνηση με συχνότητες ελαττωμάτων ωστικού ρουλεμάν επιβεβαιώνει το πρόβλημα του ρουλεμάν
- Η υπερβολική αξονική πλεύση που μετράται με αισθητήρες εγγύτητας υποδεικνύει φθορά ρουλεμάν
Αποδεκτά επίπεδα και πρότυπα
Γενικές οδηγίες
Ενώ πρότυπα όπως το ISO 20816 ασχολούνται κυρίως με τους ακτινικούς κραδασμούς, τα όρια των αξονικών κραδασμών εκφράζονται συνήθως ως εξής:
- Σε σχέση με το Radial: Αξονική θα πρέπει να είναι < 50% ακτινικής δόνησης υπό κανονικές συνθήκες
- Απόλυτα Όρια: Συνήθως 25-50% των ορίων ακτινικής δόνησης για την κατηγορία μηχανήματος
- Σύγκριση βάσης: Αυξήσεις κατά 50-100% από την αρχική έρευνα για ένταλμα
Πρότυπα ειδικά για τον εξοπλισμό
- API 610 (Φυγοκεντρικές Αντλίες): Καθορίζει τόσο τα όρια ακτινικής όσο και αξονικής δόνησης
- API 617 (Φυγοκεντρικοί Συμπιεστές): Περιλαμβάνει κριτήρια αποδοχής αξονικών κραδασμών
- Στροβιλομηχανές: Συχνά παρακολουθείται συνεχώς με αισθητήρες αξονικής θέσης και κραδασμών
Μέθοδοι Διόρθωσης και Μετριασμού
Για κακή ευθυγράμμιση
- Ευθυγράμμιση άξονα ακριβείας: Χρησιμοποιήστε εργαλεία ευθυγράμμισης με λέιζερ για να διορθώσετε τη γωνιακή και παράλληλη κακή ευθυγράμμιση
- Διόρθωση μαλακού ποδιού: Βεβαιωθείτε ότι όλα τα πόδια στήριξης είναι επίπεδα πριν από την ευθυγράμμιση
- Λαμβάνοντας υπόψη τη θερμική ανάπτυξη: Λάβετε υπόψη την επέκταση της θερμοκρασίας λειτουργίας στην ευθυγράμμιση
- Ανακούφιση τάσης σωλήνα: Εξαλείψτε τις δυνάμεις που ασκούνται στις σωληνώσεις και οι οποίες τραβούν τον εξοπλισμό εκτός ευθυγράμμισης.
Για προβλήματα με τα ωστικά ρουλεμάν
- Αντικαταστήστε τα φθαρμένα εξαρτήματα ρουλεμάν ώσης
- Επαληθεύστε τη σωστή προφόρτιση και τα διάκενα του ωστικού ρουλεμάν
- Εξασφαλίστε επαρκή λίπανση στις επιφάνειες των ρουλεμάν ώθησης
- Ελέγξτε τη σωστή τοποθέτηση και την τοποθέτηση του ωστικού ρουλεμάν
Για αξονικές δυνάμεις που σχετίζονται με τη διεργασία
- Εξάλειψη της σπηλαίωσης: Αυξήστε την πίεση εισόδου, μειώστε τη θερμοκρασία του υγρού, ελέγξτε για μπλοκαρίσματα εισόδου
- Βελτιστοποίηση σημείου λειτουργίας: Λειτουργία αντλιών και συμπιεστών εντός του εύρους σχεδιασμού
- Υδραυλικές Δυνάμεις Ισορροπίας: Χρησιμοποιήστε οπές εξισορρόπησης ή πίσω πτερύγια στις πτερωτές
- Έλεγχος κατά των υπερτάσεων: Εφαρμογή αποτελεσματικής πρόληψης υπερτάσεων για συμπιεστές
Για μηχανικά προβλήματα
- Αντικατάσταση φθαρμένων συνδέσμων και εξαρτημάτων συνδέσμου
- Σφίξτε τις χαλαρές μηχανικές συνδέσεις
- Επαληθεύστε τις σωστές διαστάσεις του αποστάτη και της ροδέλας
- Βεβαιωθείτε για την σωστή εγκατάσταση του συνδέσμου σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή
Βέλτιστες πρακτικές μέτρησης
Εγκατάσταση αισθητήρα
- Σταθερή τοποθέτηση: Χρησιμοποιήστε καρφιά ή κόλλα αντί για μαγνήτες για αξονικές μετρήσεις, όταν είναι δυνατόν.
- Επαλήθευση προσανατολισμού: Βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας είναι πραγματικά παράλληλος με τον άξονα του άξονα (όχι υπό γωνία)
- Και τα δύο άκρα: Μετρήστε την αξονική δόνηση τόσο στα άκρα κίνησης όσο και στα άκρα εκτός κίνησης για σύγκριση φάσεων
- Αισθητήρες εγγύτητας: Για κρίσιμο εξοπλισμό, εγκαταστήστε μόνιμους αισθητήρες αξονικής θέσης
Συλλογή δεδομένων
- Συλλέγετε πάντα αξονικά δεδομένα μαζί με οριζόντιες και κάθετες ακτινικές μετρήσεις
- Καταγράψτε τις σχέσεις φάσης μεταξύ αξονικών μετρήσεων σε διαφορετικές τοποθεσίες
- Συγκρίνετε τις αναλογίες αξονικού προς ακτινικό πλάτος
- Μετρήστε την τάση των αξονικών κραδασμών με την πάροδο του χρόνου για την ανίχνευση προβλημάτων που αναπτύσσονται
Σύγκριση Αξονικής έναντι Ακτινικής Δόνησης
Βασικές διαφορές
| Αποψη | Ακτινική (Πλευρική) Δόνηση | Αξονική δόνηση |
|---|---|---|
| Κατεύθυνση | Κάθετο στον άξονα του άξονα | Παράλληλα με τον άξονα του άξονα |
| Τυπικό πλάτος | Υψηλότερο | Κάτω (συνήθως < 50% ακτινικής ακτίνας) |
| Πρωτογενείς αιτίες | Ανισορροπία, λυγισμένος άξονας, ελαττώματα ρουλεμάν | Κακή ευθυγράμμιση, προβλήματα ωστικών ρουλεμάν, δυνάμεις διεργασίας |
| Διαγνωστική αξία | Γενική κατάσταση μηχανημάτων | Ειδικά για προβλήματα κακής ευθυγράμμισης και ώθησης |
| Προτεραιότητα παρακολούθησης | Κύρια εστίαση | Δευτερεύον αλλά κρίσιμο για τη διάγνωση |
Εφαρμογές Βιομηχανίας
Η παρακολούθηση των αξονικών κραδασμών είναι ιδιαίτερα σημαντική για:
- Φυγοκεντρικές αντλίες: Υδραυλικές δυνάμεις και ανίχνευση σπηλαίωσης
- Συμπιεστές: Παρακολούθηση ωστικών ρουλεμάν και ανίχνευση υπερτάσεων
- Τουρμπίνες: Αξονικές δυνάμεις πτερυγίων στροβίλου και κατάσταση ωστικών ρουλεμάν
- Συνδεδεμένος εξοπλισμός: Επαλήθευση ευθυγράμμισης και συνθήκη σύζευξης
- Εξοπλισμός διεργασίας: Παρακολούθηση κατάστασης ροής
Ενώ η αξονική δόνηση συχνά επισκιάζεται από την πιο έντονη ακτινική δόνηση, οι έμπειροι αναλυτές κραδασμών αναγνωρίζουν την κρίσιμη διαγνωστική της αξία. Πολλά προβλήματα μηχανημάτων που μπορεί να παραβλεφθούν εξετάζοντας μόνο την ακτινική δόνηση αποκαλύπτονται σαφώς από τα πρότυπα αξονικών κραδασμών, καθιστώντας την απαραίτητο συστατικό των ολοκληρωμένων προγραμμάτων παρακολούθησης της κατάστασης των μηχανημάτων.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 