Pyörivien koneiden sivuttaisvärähtelyn ymmärtäminen
Määritelmä: Mikä on sivuttaisvärähtely?
Sivuttaisvärähtely (kutsutaan myös säteittäiseksi värähtelyksi tai poikittaisvärähtelyksi) viittaa pyörivän akselin liikkeeseen, joka on kohtisuorassa sen pyörimisakseliin nähden. Yksinkertaisesti sanottuna se on akselin sivuttais- tai ylös-alas-liikettä sen pyöriessä. Sivuttaisvärähtely on yleisin värähtelyn tyyppi. tärinä pyörivissä koneissa ja sen aiheuttavat tyypillisesti säteittäiset voimat, kuten epätasapaino, virheasento, taipuneet akselit tai laakeriviat.
Sivuttaisvärähtelyn ymmärtäminen on olennaista roottorin dynamiikka koska se edustaa useimpien pyörivien laitteiden ensisijaista värähtelymuotoa ja on useimpien värähtelynvalvonta- ja tasapainottaminen aktiviteetit.
Suunta ja mittaus
Sivuttaisvärähtely mitataan akselin akseliin nähden kohtisuorassa tasossa:
Koordinaattijärjestelmä
- Vaakasuunta: Sivuttaisliike maan suuntaisesti
- Pystysuunta: Ylös-alas-liike kohtisuorassa maahan nähden
- Radiaalinen suunta: Mikä tahansa akselin akseliin nähden kohtisuora suunta (vaakasuoran ja pystysuoran yhdistelmä)
Mittauspaikat
Sivuttaisvärähtelyä mitataan tyypillisesti:
- Laakeripesät: Käyttämällä laakerikansiin tai jalustoihin asennettuja kiihtyvyysantureita tai nopeusantureita
- Akselin pinta: Kosketuksettomien lähestymisantureiden käyttö akselin suoran liikkeen mittaamiseen
- Useita suuntauksia: Sekä vaaka- että pystysuuntaiset mittaukset antavat täydellisen kuvan sivuttaisliikkeestä
Sivuttaisvärähtelyn ensisijaiset syyt
Sivuttaisvärähtely voi syntyä useista lähteistä, joista jokainen tuottaa ominaisia värähtelymerkkejä:
1. Epätasapaino (yleisin)
Epätasapaino on yleisin sivuttaisvärähtelyn aiheuttaja. Epäsymmetrinen massajakauma luo pyörivän keskipakoisvoiman, joka tuottaa:
- 1X (kerran kierrosta kohden) värähtelytaajuus
- Suhteellisen vakaa vaihe suhde
- Amplitudi verrannollinen nopeuden neliöön
- Pyöreä tai elliptinen akselin kiertorata
2. Väärä linjaus
Akselin linjausvirhe kytkettyjen koneiden välillä syntyy sivuttaisvoimia:
- Pääasiassa 2X tärinä (kaksi kertaa kierrosta kohden)
- Voi myös virittää 1X ja korkeampia harmonisia
- Usein myös korkea aksiaalikomponentti
- Vaihesuhteet eroavat epätasapainosta
3. Taivutettu tai kaareva varsi
Pysyvästi taivutettu tai kaareva akseli luo geometrisen epäkeskisyyden:
- 1X tärinä, joka voi näyttää epätasapainolta
- Voimakas tärinä jopa hitailla vierintänopeuksilla
- Vaikea korjata tasapainottelemalla yksin
4. Laakeriviat
Vierintälaakeri viat aiheuttavat ominaista sivuttaisvärähtelyä:
- Korkeataajuiset komponentit (laakerivikataajuudet)
- Moduloitu matalammilla taajuuksilla, jotka luovat sivunauhat
- Usein vaatii kirjekuorianalyysi havaitsemista varten
5. Mekaaninen löysyys
Löysät laakerit, perustukset tai kiinnityspultit aiheuttavat:
- Useita harmonisia yliaaltoja (1X, 2X, 3X jne.)
- Epälineaarinen vaste pakottamiseen
- Epätasainen tai epävakaa tärinä
6. Roottorin ja staattorin hankaus
Pyörivien ja paikallaan pysyvien osien välinen kosketus aiheuttaa:
- Subsynkroniset komponentit
- Äkilliset muutokset värähtelyn amplitudissa ja vaiheessa
- Mahdollinen lämpökuohu
Sivuttaisvärähtely vs. muut tärinätyypit
Pyörivät koneet voivat kokea värähtelyä kolmeen pääsuuntaan:
Sivuttais- (säteittäinen) värähtely
- Suunta: Kohtisuorassa akselin akseliin nähden
- Tyypillisiä syitä: Epätasapaino, linjausvirhe, taipunut akseli, laakeriviat
- Mittaus: Kiihtyvyysanturit tai nopeusanturit laakeripesien päällä; lähestymisanturit akselilla
- Hallitsevuus: Yleensä suurin amplitudiltaan oleva värähtelykomponentti
Aksiaalinen värähtely
- Suunta: Akselin akselin suuntainen
- Tyypillisiä syitä: Linjausvirheet, työntölaakeriongelmat, prosessivirtausongelmat
- Mittaus: Aksiaalisesti asennetut kiihtyvyysanturit
- Hallitsevuus: Tyypillisesti pienempi amplitudi kuin lateraalisella, mutta diagnostinen tietyille vioille
Vääntövärähtely
- Suunta: Kiertymisliike akselin ympäri
- Tyypillisiä syitä: Vaihteiden kytkentöongelmat, moottorin sähköongelmat, kytkentäongelmat
- Mittaus: Vaatii erikoistuneita vääntövärähtelyantureita tai venymäantureja
- Hallitsevuus: Yleensä pieniä, mutta voivat aiheuttaa väsymisvikoja
Sivuttaisvärähtelymoodit ja kriittiset nopeudet
Osoitteessa roottorin dynamiikka, sivuttaiset värähtelymoodit kuvaavat akselin ominaisia taipumakuvioita:
Ensimmäinen sivutila
- Yksinkertainen taivutusmuoto (yksi kaari tai jousi)
- Alin luonnollinen taajuus
- Herättää helpoimmin epätasapainosta
- Ensimmäinen kriittinen nopeus vastaa tätä tilaa
Toinen sivutila
- S-muotoinen taipuma, jossa on yksi solmupiste
- Korkeampi luonnollinen taajuus
- Toinen kriittinen nopeus
- Tärkeää joustavat roottorit
Korkeammat lateraaliset moodit
- Yhä monimutkaisemmat muodot, joissa on useita solmuja
- Relevantti vain erittäin nopeille tai erittäin joustaville roottoreille
- Voi virittäytyä terän ohituksesta tai muista korkeataajuisista virityksistä
Mittaus ja seuranta
Mittausparametrit
Sivuttaisvärähtelylle on ominaista useita parametreja:
- Amplitudi: Liikkeen suuruus mitattuna siirtymänä (µm, mils), nopeudena (mm/s, in/s) tai kiihtyvyytenä (g, m/s²)
- Taajuus: Tyypillisesti 1X käyntinopeus epätasapainon hallitsemalle värähtelylle, mutta voi sisältää harmonisia ja muita taajuuksia
- Vaihe: Suurimman siirtymän ajoitus akselin referenssimerkkiin nähden
- Kiertorata: Akselin keskipisteen piirtämä todellinen reitti päätysuuntaan katsottuna
Mittausstandardit
Kansainväliset standardit antavat ohjeita hyväksyttäville sivuttaisvärähtelytasoille:
- ISO 20816 -sarja: Eri konetyyppien tärinärajat RMS-nopeuteen perustuen
- API-standardit 610, 617, 684: Pumppujen, kompressorien ja roottorin dynamiikan toimialakohtaiset standardit
- Vakavuusvyöhykkeet: Määrittele hyväksyttävät, varoitus- ja hälytystasot laitteen tyypin ja koon perusteella
Kontrolli ja lieventäminen
Tasapainottaminen
Tasapainottaminen on ensisijainen menetelmä epätasapainosta johtuvan sivuttaisvärähtelyn vähentämiseksi:
- Yhden tason tasapainotus levytyyppisille roottoreille
- Kahden tason tasapainotus useimmille teollisuusroottoreille
- Modaalinen tasapainotus joustaville roottoreille, jotka toimivat kriittisten nopeuksien yläpuolella
Tasaus
Tarkka akselin linjaus vähentää linjausvirheestä aiheutuvia sivuttaisvoimia:
- Laserkohdistustyökalut akselin tarkkaan asemointiin
- Lämpölaajenemisen huomioon ottaminen linjausmenetelmissä
- Pehmeä jalan korjaus ennen linjausta
Vaimennus
Vaimennus ohjaa sivuttaisvärähtelyn amplitudeja, erityisesti kriittisillä nopeuksilla:
- Fluidfilm-laakerit tarjoavat merkittävää vaimennusta
- Puristuskalvovaimentimet lisähallintaa varten
- Tukirakenteiden vaimennuskäsittelyt
Jäykkyyden muokkaus
Järjestelmän jäykkyyden muuttaminen siirtää kriittisiä nopeuksia:
- Akselin halkaisijan kasvu nostaa kriittisiä nopeuksia
- Laakerivälin pienentäminen lisää ensimmäistä kriittistä nopeutta
- Perustuksen jäykistäminen vaikuttaa järjestelmän kokonaisvasteeseen
Diagnostinen merkitys
Sivuttaisvärähtelyanalyysi on konediagnostiikan kulmakivi:
- Trendikäs: Sivuttaisvärähtelyn seuranta ajan kuluessa paljastaa kehittyviä ongelmia
- Vian tunnistus: Värähtelytaajuus ja -kuvio tunnistavat tietyt vikatyypit
- Vakavuusarviointi: Amplitudi verrattuna standardeihin osoittaa ongelman vakavuuden
- Tasapainotuksen tarkistus: Sivuttaisvärähtelyn vaimennus vahvistaa onnistuneen tasapainotuksen
- Kuntoperusteinen huolto: Tärinätasot käynnistävät huoltotoimenpiteet
Sivuttaisvärähtelyn tehokas hallinta on välttämätöntä pyörivien koneiden luotettavan ja pitkäaikaisen toiminnan kannalta, minkä vuoksi se on tärinänvalvontaohjelmien, ennakoivien huoltostrategioiden ja roottorin dynaamisen suunnittelun ensisijainen painopiste.
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 