Pöörlevate masinate radiaalvibratsiooni mõistmine
Definitsioon: Mis on radiaalne vibratsioon?
Radiaalne vibratsioon on pöörleva võlli liikumine, mis on risti oma pöörlemisteljega ja ulatub keskpunktist väljapoole nagu ringi raadiused. Mõiste "radiaalne" viitab mis tahes suunale, mis kiirgub võlli keskjoonest, hõlmates nii horisontaalset (küljelt küljele) kui ka vertikaalset (üles-alla) liikumist. Radiaalne vibratsioon on sünonüüm külgmine vibratsioon ehk põikvibratsioon ja see esindab kõige sagedamini mõõdetud ja jälgitavat vibratsioonivormi vibratsioon pöörlevates masinates.
Praktilistes rakendustes mõõdetakse radiaalset vibratsiooni tavaliselt kahes ristisuunas – horisontaalselt ja vertikaalselt – igas laagri asukohas, et saada täielik pilt võlli liikumisest risti oma teljega.
Mõõtmisjuhised
Horisontaalne radiaalne vibratsioon
Horisontaalset vibratsiooni mõõdetakse küljelt küljele:
- Šahti teljega risti ja maapinna/põrandaga paralleelselt
- Sageli kõige ligipääsetavam mõõtmiskoht
- Tavaliselt näitab gravitatsiooni, vundamendi jäikuse asümmeetria ja horisontaalsete sundfunktsioonide mõjusid
- Enamiku vibratsiooni jälgimisprogrammide standardne mõõtmissuund
Vertikaalne radiaalne vibratsioon
Vertikaalset vibratsiooni mõõdetakse üles-alla suunas:
- Šahti teljega risti ja maapinna/põrandaga risti
- Mõjutatud rootori raskusjõu ja kaalu poolt
- Rootori raskuse tõttu on amplituud sageli suurem kui horisontaalne, mis tekitab asümmeetrilise jäikuse
- Kriitiline vertikaalselt orienteeritud masinate (vertikaalsed pumbad, mootorid) probleemide tuvastamiseks
Üldine radiaalne vibratsioon
Radiaalse vibratsiooni koguhulka saab arvutada horisontaalsete ja vertikaalsete komponentide vektori summana:
- Radiaalne kogusumma = √(horisontaalne² + vertikaalne²)
- Esitab tegelikku liikumise suurust olenemata suunast
- Kasulik ühe numbriga raskusastme hindamiseks
Radiaalse vibratsiooni peamised põhjused
Radiaalne vibratsioon tekib võlli teljega risti mõjuvate jõudude poolt:
1. Tasakaalutus (domineeriv põhjus)
Tasakaalustamatus on pöörlevate masinate radiaalvibratsiooni kõige levinum allikas:
- Tekitab tsentrifugaaljõu, mis pöörleb võlli kiirusel (1X)
- Jõu suurus on võrdeline tasakaalustamatuse massi, raadiuse ja kiiruse ruuduga
- Tekitab ringikujulise või elliptilise kuju võlli orbiit
- Parandatav läbi tasakaalustamine protseduurid
2. Joondamatu asend
Võlli joondushäire ühendatud masinate vahel loob nii radiaalse kui ka aksiaalne vibratsioon:
- Peamiselt 2X (kaks korda pöörde kohta) radiaalne vibratsioon
- Samuti genereerib 1X, 3X ja kõrgemaid harmoonilisi
- Radiaalse vibratsiooniga kaasneb tugev aksiaalne vibratsioon
- Laagrite faasidevahelised seosed joondusvea diagnoosimiseks
3. Mehaanilised defektid
Erinevad mehaanilised probleemid tekitavad iseloomulikke radiaalseid vibratsioonimustreid:
- Laagri defektid: Kõrgsageduslikud löögid laagririkete sagedustel
- Painutatud või kumer võll: 1x vibratsioon, mis sarnaneb tasakaalustamatusega, kuid esineb isegi aeglasel rullimisel
- Lõtvus: Mitmed harmoonilised (1X, 2X, 3X) mittelineaarse käitumisega
- Praod: 1X ja 2X vibratsioon koos muutustega käivitamise/väljalülitamise ajal
- Hõõrumised: Subsünkroonsed ja sünkroonsed komponendid
4. Aerodünaamilised ja hüdraulilised jõud
Pumpades, ventilaatorites ja kompressorites tekkivad protsessijõud tekitavad radiaaljõu:
- Terade läbimissagedus (terade arv × p/min)
- Asümmeetrilisest voolust tingitud hüdrauliline tasakaalustamatus
- Keerise kadumine ja voolu turbulents
- Ringlussevõtt ja kavandamata töö
5. Resonantsi tingimused
Lähedal töötades kriitilised kiirused, radiaalne vibratsioon võimendub dramaatiliselt:
- Oma sagedus langeb kokku sundsagedusega
- Amplituudi piirab ainult süsteem summutamine
- Katastroofiliste vibratsioonitasemete potentsiaal
- Nõuab disainis piisavaid eraldusvarusid
Mõõtmisstandardid ja parameetrid
Mõõtühikud
Radiaalset vibratsiooni saab väljendada kolme omavahel seotud parameetri abil:
- Nihe: Tegelik liikumiskaugus (mikromeetrites µm, mils). Kasutatakse madala kiirusega masinate ja lähedusandurite mõõtmiseks.
- Kiirus: Nihke muutuse kiirus (mm/s, in/s). Kõige levinum üldiste tööstusmasinate puhul, ISO standardite alus.
- Kiirendus: Kiiruse muutuse kiirus (m/s², g). Kasutatakse kõrgsagedusmõõtmisteks ja laagridefektide tuvastamiseks.
Rahvusvahelised standardid
ISO 20816 seeria standardid pakuvad radiaalse vibratsiooni tugevuse piirväärtusi:
- ISO 20816-1: Masinate vibratsiooni hindamise üldised juhised
- ISO 20816-3: Tööstusmasinate erinõuded võimsusega > 15 kW
- Raskusastme tsoonid: A (hea), B (vastuvõetav), C (mitterahuldav), D (mittevastuvõetav)
- Mõõtmise asukoht: Tavaliselt laagrikorpustel radiaalsuunas
Valdkonnaspetsiifilised standardid
- API 610: Tsentrifugaalpumpade radiaalse vibratsiooni piirid
- API 617: Tsentrifugaalkompressorite vibratsioonikriteeriumid
- API 684: Rootori dünaamika analüüsi protseduurid radiaalse vibratsiooni ennustamiseks
- NEMA MG-1: Elektrimootori vibratsiooni piirväärtused
Jälgimis- ja diagnostikameetodid
Rutiinne jälgimine
Standardsed vibratsiooni jälgimise programmid mõõdavad radiaalset vibratsiooni:
- Marsruudipõhine kogumine: Perioodilised mõõtmised kindlate intervallidega (iga kuu, kvartal)
- Üldine taseme trend: Jälgige vibratsiooni koguamplituudi aja jooksul
- Alarmi piirid: Määratud ISO või seadmepõhiste standardite alusel
- Võrdlus: Praegune vs algtase, horisontaalne vs vertikaalne
Täiustatud analüüs
Põhjalik radiaalvibratsiooni analüüs annab diagnostilist teavet:
- FFT-analüüs: Sagedusspekter, mis näitab vibratsioonikomponente
- Aja lainekuju: Vibratsioonisignaal aja jooksul, mis paljastab siirdeid ja modulatsiooni
- Faasianalüüs: Mõõtepunktide vahelised ajastussuhted
- Orbiidi analüüs: Võlli keskjoone liikumismustrid
- Ümbriku analüüs: Kõrgsageduslik demodulatsioon laagridefektide tuvastamiseks
Pidev jälgimine
Kriitiliste seadmete puhul on sageli olemas pidev radiaalvibratsiooni jälgimine:
- Lähedusandurid võlli otseseks liikumise mõõtmiseks
- Laagrikorpustele püsivalt paigaldatud kiirendusmõõturid
- Reaalajas trendid ja ärevus
- Automaatse kaitsesüsteemi integreerimine
Horisontaalsed ja vertikaalsed erinevused
Tüüpilised amplituudisuhted
Paljudes masinates ületab vertikaalne radiaalne vibratsioon horisontaalset:
- Raskusjõu efekt: Rootori kaal tekitab staatilise läbipainde, mis mõjutab vertikaalset jäikust
- Asümmeetriline jäikus: Vundament ja tugikonstruktsioonid on sageli horisontaalselt jäigemad
- Tüüpiline suhe: Vertikaalne vibratsioon 1,5–2 × horisontaalne on tavaline
- Tasakaalu mõju: Rootori põhjale (lihtne juurdepääs) paigutatud korrektsioonkaalud vähendavad eelistatavalt vertikaalset vibratsiooni
Diagnostilised erinevused
- Tasakaalustamatus: Võib olenevalt tasakaalutuse asukohast ühes suunas tugevamalt avalduda
- Lõtvus: Sageli näitab mittelineaarsust, mis on vertikaalsuunas väljendunum
- Vundamendi probleemid: Vertikaalne vibratsioon on vundamendi halvenemise suhtes tundlikum
- Joondumatuse: Võib horisontaalselt ja vertikaalselt erinevalt välja näha, olenevalt joondusvea tüübist
Seos rootori dünaamikaga
Radiaalne vibratsioon on kesksel kohal rootori dünaamika analüüs:
Kriitilised kiirused
- Radiaalsed loomulikud sagedused määravad kriitilised kiirused
- Esimene kriitiline kiirus vastab tavaliselt esimesele radiaalsele painutusrežiimile
- Campbelli diagrammid ennustada radiaalse vibratsiooni käitumist kiiruse suhtes
- Kriitilistest kiirustest eraldusmarginaalid takistavad liigset radiaalset vibratsiooni
Režiimi kujundid
- Igal radiaalsel vibratsioonirežiimil on iseloomulik läbipainde kuju
- Esimene režiim: lihtne kaare painutamine
- Teine režiim: S-kõver sõlmpunktiga
- Kõrgemad režiimid: üha keerukamad mustrid
Tasakaalustamise kaalutlused
- Tasakaalustamise eesmärgid vähendavad radiaalset vibratsiooni 1X sagedusel
- Mõju koefitsiendid Seostage paranduskaalud radiaalse vibratsiooni muutustega
- Optimaalsed korrektsioonitasandi asukohad radiaalrežiimi kujundite põhjal
Parandus- ja kontrollimeetodid
Tasakaalustamatuse korral
- Välja tasakaalustamine kaasaskantavate analüsaatorite kasutamine
- Ühetasandiline või kahe tasapinna tasakaalustamine protseduurid
- Kriitiliste komponentide täppis-töökoja tasakaalustamine
Mehaaniliste probleemide korral
- Täppisjoondus joondusvigade parandamiseks
- Laagri vahetamine laagridefektide korral
- Lahtiste komponentide pingutamine
- Vundamendi remont konstruktsiooniprobleemide korral
- Võlli sirgendamine või painutatud võllide asendamine
Resonantsiprobleemide korral
- Kiiruse muutused kriitiliste kiirusvahemike vältimiseks
- Jäikuse muutused (võlli läbimõõt, laagri asukoha muutused)
- Summutuse täiustused (pigistusfilmi amortisaatorid, laagrite valik)
- Massi muutused loomulike sageduste nihutamiseks
Ennustava hoolduse olulisus
Radiaalvibratsiooni jälgimine on ennustavate hooldusprogrammide nurgakivi:
- Varajane rikete tuvastamine: Radiaalse vibratsiooni muutused eelnevad riketele nädalate või kuude võrra
- Trendid: Järkjärguline suurenemine viitab tekkivatele probleemidele
- Rikke diagnoosimine: Sagedussisu tuvastab konkreetsed rikete tüübid
- Raskusastme hindamine: Amplituud näitab probleemi tõsidust ja kiireloomulisust
- Hoolduse ajakava: Seisundipõhine, mitte ajapõhine hooldus
- Kulude kokkuhoid: Ennetab katastroofilisi rikkeid ja optimeerib hooldusintervalle
Pöörlevate masinate peamise vibratsioonimõõtjana annab radiaalvibratsioon olulist teavet seadmete seisukorra kohta, muutes selle asendamatuks tööstuslike pöörlevate seadmete usaldusväärse, ohutu ja tõhusa töö tagamiseks.
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 