Razumijevanje bočnih vibracija u rotirajućim strojevima

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definicija: Što je bočna vibracija?

Bočne vibracije (također se naziva radijalna vibracija ili transverzalna vibracija) odnosi se na gibanje rotirajućeg vratila okomito na njegovu os rotacije. Jednostavno rečeno, to je gibanje vratila s jedne strane na drugu ili gore-dolje dok se okreće. Bočna vibracija je najčešći tip vibracija u rotirajućim strojevima i obično je uzrokovan radijalnim silama kao što su neravnoteža, neusklađenost, savijena vratila ili nedostaci ležajeva.

Razumijevanje bočnih vibracija je temeljno za dinamika rotora jer predstavlja primarni način vibracije za većinu rotirajuće opreme i u fokusu je većine praćenja i praćenja vibracija. balansiranje aktivnosti.

Smjer i mjerenje

Bočne vibracije mjere se u ravnini okomitoj na os osovine:

Koordinatni sustav

• Horizontalni smjer: Kretanje s jedne strane na drugu paralelno s tlom
• Vertikalni smjer: Gibanje gore-dolje okomito na tlo
• Radijalni smjer: Bilo koji smjer okomit na os osovine (kombinacija horizontalnog i vertikalnog)

Mjerne lokacije

Bočne vibracije se obično mjere na:

• Kućišta ležajeva: Korištenje akcelerometara ili pretvornika brzine postavljenih na poklopce ležajeva ili postolja
• Površina osovine: Korištenje beskontaktnih sondi za mjerenje kretanja osovine
• Višestruke orijentacije: Mjerenja u horizontalnom i vertikalnom smjeru pružaju potpunu sliku lateralnog gibanja

Primarni uzroci bočnih vibracija

Bočne vibracije mogu nastati iz brojnih izvora, a svaki od njih proizvodi karakteristične vibracijske potpise:

1. Neravnoteža (najčešća)

Neravnoteža je najčešći uzrok bočnih vibracija. Asimetrična raspodjela mase stvara rotirajuću centrifugalnu silu koja proizvodi:

• 1X (jednom po okretu) frekvencija vibracija
• Relativno stabilno faza odnos
• Amplituda proporcionalna kvadratu brzine
• Kružni ili eliptični orbita osovine

2. Neusklađenost

Neusklađenost osovine između spojenih strojeva stvara bočne sile:

• Primarno 2X vibracija (dva puta po okretu)
• Također može pobuditi 1X i više harmonike
• Često pokazuje i visoku aksijalnu komponentu
• Fazni odnosi se razlikuju od neravnoteže

3. Savijena ili izvijena osovina

Trajno savijena ili izvijena osovina stvara geometrijsku ekscentričnost:

• 1X vibracija koja može izgledati slično neravnoteži
• Visoke vibracije čak i pri malim brzinama kotrljanja
• Teško je ispraviti samo balansiranjem

4. Nedostaci ležaja

Kotrljajući ležaj defekti uzrokuju karakteristične bočne vibracije:

• Visokofrekventne komponente (frekvencije kvara ležaja)
• Modulirano nižim frekvencijama stvarajući bočni pojasevi
• Često zahtijeva analiza omotača za detekciju

5. Mehanička labavost

Labavi ležajevi, temelji ili montažni vijci uzrokuju:

• Višestruki harmonici (1X, 2X, 3X, itd.)
• Nelinearni odgovor na forsiranje
• Nepravilne ili nestabilne vibracije

6. Trenje rotora i statora

Kontakt između rotirajućih i nepokretnih dijelova generira:

• Subsinkrone komponente
• Nagle promjene amplitude i faze vibracija
• Moguće termičko savijanje

Bočne vibracije u odnosu na druge vrste vibracija

Rotirajući strojevi mogu osjećati vibracije u tri glavna smjera:

Lateralne (radijalne) vibracije

• Smjer: Okomito na os osovine
• Tipični uzroci: Neravnoteža, neusklađenost, savijena osovina, nedostaci ležaja
• Mjerenje: Akcelerometri ili senzori brzine na kućištima ležajeva; sonde za mjerenje blizine na osovini
• Dominacija: Obično najveća amplitudna komponenta vibracije

Aksijalne vibracije

• Smjer: Paralelno s osi osovine
• Tipični uzroci: Neusklađenost, problemi s aksijalnim ležajevima, problemi s tokom procesa
• Mjerenje: Akselerometri montirani aksijalno
• Dominacija: Tipično niža amplituda od lateralne, ali dijagnostička za određene kvarove

Torzijske vibracije

• Smjer: Rotirajuće kretanje oko osi osovine
• Tipični uzroci: Problemi sa zahvatom zupčanika, problemi s elektrikom motora, problemi sa spojnicom
• Mjerenje: Zahtijeva specijalizirane senzore torzijskih vibracija ili mjerače naprezanja
• Dominacija: Obično mali, ali može uzrokovati kvarove od zamora

Bočni načini vibracija i kritične brzine

U dinamika rotora, bočni načini vibracija opisuju karakteristične obrasce otklona osovine:

Prvi lateralni način rada

• Jednostavan oblik savijanja (jedan luk ili luk)
• Najniža prirodna frekvencija
• Najlakše se uzbuđuje neravnotežom
• Prvi kritična brzina odgovara ovom načinu rada

Drugi lateralni način rada

• S-oblikovani otklon s jednom čvornom točkom
• Viša prirodna frekvencija
• Druga kritična brzina
• Važno za fleksibilni rotori

Viši lateralni modovi

• Sve složeniji oblici s više čvorova
• Relevantno samo za rotore vrlo velike brzine ili vrlo fleksibilne rotore
• Može biti pobuđeno prolaskom lopatice ili drugim visokofrekventnim pobuđenjima

Mjerenje i praćenje

Parametri mjerenja

Bočne vibracije karakterizira nekoliko parametara:

• Amplituda: Veličina gibanja, mjerena u pomaku (µm, mil), brzini (mm/s, in/s) ili ubrzanju (g, m/s²)
• Frekvencija: Tipično 1X brzina rada za vibracije kojima dominira neuravnoteženost, ali može uključivati harmonike i druge frekvencije
• Faza: Vrijeme maksimalnog pomaka u odnosu na referentnu oznaku na osovini
• Orbita: Stvarni put koji prati središte osovine gledano sprijeda

Standardi mjerenja

Međunarodni standardi daju smjernice za prihvatljive razine bočnih vibracija:

• Serija ISO 20816: Granice vibracija za različite tipove strojeva na temelju efektivne vrijednosti brzine
• API 610, 617, 684: Industrijski specifični standardi za pumpe, kompresore i dinamiku rotora
• Zone ozbiljnosti: Definirajte prihvatljive, oprezne i alarmne razine na temelju vrste i veličine opreme

Kontrola i ublažavanje

Balancing

Balancing je primarna metoda za smanjenje bočnih vibracija uzrokovanih neravnotežom:

• Balansiranje u jednoj ravnini za rotore diskastog tipa
• Balansiranje u dvije ravnine za većinu industrijskih rotora
• Modalno uravnoteženje za fleksibilne rotore koji rade iznad kritičnih brzina

Poravnanje

Precizno poravnanje osovine smanjuje bočne sile uzrokovane neusklađenošću:

• Alati za lasersko poravnavanje za precizno pozicioniranje osovine
• Uzimanje u obzir termalnog rasta u postupcima poravnanja
• Meka korekcija stopala prije poravnanja

Prigušenje

Prigušenje kontrolira amplitude bočnih vibracija, posebno pri kritičnim brzinama:

• Ležajevi s fluidnim filmom pružaju značajno prigušenje
• Prigušivači s cijedivom folijom za dodatnu kontrolu
• Prigušivanje potpornih konstrukcija

Modifikacija krutosti

Promjena krutosti sustava pomiče kritične brzine:

• Povećanje promjera osovine povećava kritične brzine
• Smanjenje raspona ležajeva povećava prvu kritičnu brzinu
• Ukrućenje temelja utječe na ukupni odziv sustava

Dijagnostička važnost

Analiza bočnih vibracija je temelj dijagnostike strojeva:

• Trendovi: Praćenje bočnih vibracija tijekom vremena otkriva probleme u razvoju
• Identifikacija kvara: Frekvencija i uzorak vibracija identificiraju specifične vrste kvarova
• Procjena ozbiljnosti: Amplituda u usporedbi sa standardima ukazuje na ozbiljnost problema
• Provjera balansiranja: Smanjenje bočnih vibracija potvrđuje uspješno balansiranje
• Održavanje prema stanju: Razina vibracija pokreće mjere održavanja

Učinkovito upravljanje bočnim vibracijama ključno je za pouzdan i dugotrajan rad rotirajućih strojeva, što ga čini primarnim fokusom programa praćenja vibracija, strategija prediktivnog održavanja i razmatranja dinamičkog dizajna rotora.

---

← Natrag na glavni indeks